p A matéria escura é cada vez mais intrigante. Ao redor do mundo, os físicos vêm tentando há décadas determinar a natureza dessas partículas de matéria, que não emitem luz e, portanto, são invisíveis ao olho humano. Sua existência foi postulada na década de 1930 para explicar certas observações astronômicas. Como matéria visível, como aquele que compõe as estrelas e a Terra, constitui apenas 5 por cento do universo, foi proposto que a matéria escura deve representar 23 por cento do que está lá fora. Mas até hoje e apesar da pesquisa intensiva, provou-se impossível identificar realmente as partículas envolvidas. Pesquisadores da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) apresentaram agora uma nova teoria da matéria escura, o que implica que as partículas de matéria escura podem ser muito diferentes do que é normalmente assumido. Em particular, sua teoria envolve partículas de matéria escura que são extremamente leves - quase cem vezes mais leves do que os elétrons, em total contraste com muitos modelos convencionais que envolvem partículas de matéria escura muito pesadas. p De acordo com a teoria comum, a matéria escura deve existir porque, de outra forma, as estrelas não continuariam a girar em torno do centro de suas galáxias como de fato fazem. Entre os candidatos particularmente favorecidos para a matéria escura estão as chamadas partículas massivas de interação fraca, ou WIMPs. Os pesquisadores estão procurando por eles no laboratório subterrâneo italiano Gran Sasso, por exemplo. Mas publicações científicas recentes no campo da física das astropartículas estão cada vez mais considerando que os WIMPs provavelmente não serão perspectivas viáveis ​​quando se trata de matéria escura. "Nós, também, estão atualmente na busca de alternativas possíveis, "disse o professor Joachim Kopp da Universidade de Mainz.

p O físico, junto com seus colegas Vedran Brdar, Jia Liu, e Xiao-Ping querem, analisou mais de perto os resultados das observações realizadas por vários grupos independentes em 2014. Os grupos relataram a presença de uma linha espectral não detectada anteriormente, com uma energia de 3,5 quiloelétrons volts (keV), na luz de raios-X de galáxias distantes e aglomerados de galáxias. Esta radiação incomum de raios-X pode oferecer uma pista sobre a natureza da matéria escura. Foi apontado anteriormente que as partículas de matéria escura podem decair, emitindo assim raios-x. Contudo, A equipe de Joachim Kopp no ​​Cluster de Excelência em Física de Precisão com sede em Mainz, Interações Fundamentais e Estrutura da Matéria (PRISMA) está adotando outra abordagem.

p Radiação de raios-X produzida pela aniquilação da matéria escura

p Os pesquisadores do PRISMA propõem um cenário em que duas partículas de matéria escura colidem, resultando em sua aniquilação mútua. Isso é análogo ao que acontece, por exemplo, quando um elétron encontra sua antipartícula, um pósitron. "Há muito se supõe que não seria possível observar tal aniquilação da matéria escura se ela fosse feita de partículas que iluminam, "explicou Kopp." Submetemos nosso novo modelo a um exame minucioso e o comparamos com dados experimentais, e tudo se encaixa muito melhor do que no caso de modelos mais antigos. "

p De acordo com o modelo de Kopp, partículas de matéria escura seriam férmions com uma massa de apenas alguns quiloelétrons volts, freqüentemente chamados de neutrinos estéreis. Essa matéria escura leve é ​​geralmente considerada problemática porque torna difícil explicar como as galáxias poderiam ter sido formadas. "Até aqui, temos sido capazes de lidar com essas preocupações, "explicou Kopp." Nosso modelo oferece uma saída elegante. "A suposição de que a aniquilação da matéria escura é um processo de duas etapas é de importância crucial neste contexto:durante o estágio inicial do processo, um estado intermediário é formado, que mais tarde se desintegra nos fótons de raios-X observados. "Os resultados dos nossos cálculos mostram que a assinatura de raios-X resultante está intimamente relacionada com as observações e, portanto, oferece uma nova explicação para elas, "acrescentou Kopp.

p Ao mesmo tempo, o novo modelo em si é tão geral que oferecerá um ponto de partida interessante para a pesquisa de matéria escura, mesmo que se descubra que a linha espectral descoberta em 2014 tem uma origem diferente. Físicos teóricos e experimentais da JGU estão atualmente trabalhando na missão proposta da ESA e-ASTROGRAM, que visa analisar a radiação de raios-X astrofísica com uma precisão nunca alcançada.