Na busca contínua por matéria escura em nosso universo, os cientistas acreditam ter encontrado um detector único e poderoso: exoplanetas.
Por Jeff Grabmeier, The Ohio State University publicado no Phys.
Em um novo artigo, dois astrofísicos sugerem que a matéria escura pode ser detectada medindo o efeito que tem sobre a temperatura dos exoplanetas, que são planetas fora do nosso sistema solar.
Isso poderia fornecer novos insights sobre a matéria escura, a substância misteriosa que não pode ser observada diretamente, mas que constitui cerca de 80% da massa do universo.
“Acreditamos que deve haver cerca de 300 bilhões de exoplanetas esperando para serem descobertos”, disse Juri Smirnov, pesquisador do Centro de Cosmologia e Física de Astropartículas da Universidade Estadual de Ohio.
“Mesmo encontrar e estudar um pequeno número deles pode nos dar uma grande quantidade de informações sobre a matéria escura que não conhecemos agora.”
Smirnov é co-autor do artigo com Rebecca Leane, uma pesquisadora de pós-doutorado no SLAC National Accelerator Laboratory da Stanford University. Foi publicado em 22 de abril de 2021 na revista Physical Review Letters .
Smirnov disse que quando a gravidade dos exoplanetas captura a matéria escura, a matéria escura viaja para o núcleo planetário onde “aniquila” e libera sua energia na forma de calor. Quanto mais matéria escura é capturada, mais deve aquecer o exoplaneta .
Esse aquecimento pode ser medido pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA, um telescópio infravermelho com lançamento previsto para outubro que será capaz de medir a temperatura de exoplanetas distantes.
“Se os exoplanetas têm esse aquecimento anômalo associado à matéria escura, devemos ser capazes de captá-lo”, disse Smirnov.
Os exoplanetas podem ser particularmente úteis na detecção de matéria escura clara, disse Smirnov, que é matéria escura com uma massa menor. Os pesquisadores ainda não investigaram a matéria escura clara por detecção direta ou outros experimentos.
Os cientistas acreditam que a densidade da matéria escura aumenta em direção ao centro da nossa galáxia, a Via Láctea. Se isso for verdade, os pesquisadores deveriam descobrir que quanto mais próximos os planetas estão do centro galáctico, mais suas temperaturas deveriam subir.
“Se encontrássemos algo assim, seria incrível. Obviamente, teríamos encontrado matéria escura”, disse Smirnov.
Smirnov e Leane propõem um tipo de pesquisa que envolveria olhar próximo à Terra em gigantes gasosos – os chamados “Super Júpiteres” – e anãs marrons em busca de evidências de aquecimento causado pela matéria escura. Uma vantagem de usar planetas como este como detectores de matéria escura é que eles não têm fusão nuclear, como as estrelas, portanto, há menos “calor de fundo” que tornaria difícil encontrar um sinal de matéria escura.
Além dessa busca local, os pesquisadores sugerem uma busca por exoplanetas distantes que não estão mais orbitando uma estrela. A falta de radiação de uma estrela reduziria novamente a interferência que poderia obscurecer um sinal da matéria escura.
Uma das melhores partes do uso de exoplanetas como detectores de matéria escura é que não requer nenhum novo tipo de instrumentação, como telescópios, ou buscas que ainda não estão sendo feitas, disse Smirnov.
Até agora, os pesquisadores identificaram mais de 4.300 exoplanetas confirmados e um adicional de 5.695 candidatos estão atualmente sob investigação. Espera-se que Gaia, um observatório espacial da Agência Espacial Européia, identifique dezenas de milhares de candidatos em potencial nos próximos anos.
“Com tantos exoplanetas sendo estudados, teremos uma tremenda oportunidade de aprender mais do que nunca sobre a matéria escura “, disse Smirnov.
Mais informações: Rebecca K. Leane et al. Exoplanets as Sub-GeV Dark Matter Detectors, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.161101
