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Uma imagem composta de um aglomerado de galáxias formado a partir da colisão de dois grandes aglomerados de galáxias. O gás quente que emite raios-X é mostrado em rosa e a matéria escura (inferida de sua influência gravitacional) é mostrada em azul. Astrônomos usaram dados de raio-X do Chandra para restringir a possibilidade de que a misteriosa matéria escura do Universo seja feita de neutrinos estéreis. Crédito: raios-X: NASA / CXC / CfA / M.Markevitch et al .; Ótico: NASA / STScI; Magellan / U.Arizona / D.Clowe et al .; Mapa de lentes: NASA / STScI; ESO WFI; Magellan / U.Arizona / D.Clowe et al.
Cerca de oitenta e cinco por cento da matéria no cosmos não emite luz nem qualquer outro tipo conhecido de radiação, tanto quanto se sabe, e por isso é chamada de matéria escura. Uma de suas outras qualidades notáveis é que ele apenas interage com outras matérias por meio da gravidade; não carrega carga eletromagnética, por exemplo. A matéria escura também é chamada de "escura" porque é misteriosa. Não é composto de átomos ou seus constituintes usuais (como elétrons e prótons) ou de qualquer outro tipo de partícula elementar conhecida.
Como a matéria escura é de longe o componente dominante da matéria no universo, sua distribuição e gravidade influenciaram profundamente a evolução das estruturas galácticas, bem como a distribuição da radiação cósmica de fundo em microondas. Na verdade, a notável concordância entre os valores dos principais parâmetros cósmicos (como a taxa de expansão do Universo) derivados independentemente de duas estruturas cósmicas completamente diferentes, galáxias e fundo de microondas, dá crédito aos modelos do big bang que requerem um papel importante para a matéria escura.
Os físicos tentaram imaginar novos tipos de partículas consistentes com as leis conhecidas do Universo para explicar a matéria escura, mas até agora nada foi confirmado. Uma possibilidade tentadora para uma nova partícula é o chamado "neutrino estéril". Existem atualmente três tipos conhecidos de neutrinos. Todos eles interagem com a matéria por meio da gravidade e por meio da força fraca (a mais fraca das quatro forças da natureza). Todos foram originalmente pensados como não tendo massa, como o fóton, mas cerca de vinte anos atrás, os físicos descobriram que eles têm massas leves - cerca de um milhão de vezes menos do que a massa de um elétron, mas ainda o suficiente para representar um problema fatal para os chamados Modelo padrão de partículas. Uma possível solução seria a existência de um neutrino mais massivo, talvez mil vezes maior, batizado de "neutrino estéril" porque não interagiria por meio da força fraca. Nunca foi detectado.
Os astrônomos perceberam que, se a matéria escura fosse composta de neutrinos estéreis, quando essas partículas ocasionalmente decaíssem, poderiam emitir um fóton de raio-X detectável. Cerca de sete anos atrás, astrônomos de raios-X relataram ter encontrado um estranho e tênue recurso de emissão espectral de raios-X vindo de aglomerados de galáxias onde a matéria escura era predominante. Eles sugeriram que esse recurso poderia ser a assinatura do neutrino estéril. Nos anos subsequentes, houve muitas tentativas de confirmar a detecção ou atribuí-la a efeitos instrumentais ou outros não astronômicos, com apenas sucessos mistos. Os astrônomos do CfA Esra Bulbul e Francesca Civano e seus colegas concluíram agora um extenso estudo de arquivo de dados do Observatório de Raios-X Chandra, em busca dessa característica indescritível. Eles não encontraram, mas sua nova análise,neutrino estéril por até um fator de dois sob alguns pressupostos, mas não pode descartá-lo totalmente.
Mais informações: Dominic Sicilian et al. Probing the Dark Matter Halo da Via Láctea para a linha de 3,5 keV, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / abbee9
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