A matéria escura pode estar aumentando a temperatura dos planetas fora do nosso Sistema Solar, prevêem dois físicos. Telescópios espaciais já em desenvolvimento devem ser capazes de detectar o efeito, dizem eles, potencialmente permitindo aos cientistas rastrear como as coisas misteriosas são distribuídas em nossa Via Láctea.

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“Na ciência, raramente temos uma ideia totalmente nova”, diz Sara Seager, uma cientista planetária do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), que não esteve envolvida no trabalho. “Então, eu acho que é ótimo ver essa interseção sobreposta de matéria escura e exoplanetas.”

Durante décadas, os astrofísicos pensaram que a matéria escura invisível deve envolver cada galáxia , da mesma forma que o vidro envolve o redemoinho de cor no centro de uma bola de gude. A gravidade da matéria escura é necessária para explicar por que as estrelas em galáxias de rotação rápida não voam para o espaço.

Os físicos presumem que o material consiste em algum tipo de partícula elementar remanescente do big bang. Mas, até agora, todas as evidências de matéria escura vêm de seus efeitos gravitacionais, já que as pesquisas por partículas de matéria escura flutuando e interagindo com a matéria comum de outras maneiras têm sido insuficientes .

Alguns astrofísicos, em vez disso, procuraram nos céus por sinais indiretos de partículas de matéria escura. Muitas teorias postulam que, quando um par de partículas colide, elas devem se aniquilar para produzir partículas comuns observáveis. Por exemplo, os pesquisadores viram sinais de um brilho misterioso no centro de nossa galáxia, onde a matéria escura deveria ser mais densa. Mas eles debatem se se trata de matéria escura ou de fontes mais prosaicas , como estrelas de nêutrons.

Agora, Rebecca Leane, uma física de partículas teórica do MIT, e Juri Smirnov, um físico de astropartículas da Ohio State University (OSU), sugerem o uso de exoplanetas como detectores de matéria escura. Puxadas pela gravidade, as partículas de matéria escura podem se estabelecer nos núcleos dos planetas. Lá, eles podem aniquilar uns aos outros para produzir calor suficiente para aumentar a temperatura dos planetas , calcula a equipe em um artigo publicado na Physical Review Letters .

Outros sugeriram que a matéria escura pode se acumular em corpos massivos quentes, como estrelas de nêutrons. Na verdade, um estudo de 2007 usou dados da Terra para descartar partículas de matéria escura acima de uma certa massa. Mas os exoplanetas devem ser excelentes alvos para essas pesquisas por algumas razões, explica Leane, agora no SLAC National Accelerator Laboratory. Em primeiro lugar, eles podem ser muito mais massivos do que os planetas em nosso Sistema Solar, então eles deveriam coletar mais matéria escura e capturar partículas de matéria escura mais leves. Em segundo lugar, eles são muito mais numerosos e fáceis de detectar do que estrelas de nêutrons. Nossa galáxia, a Via Láctea, deve estar repleta de 300 bilhões de exoplanetas, estimam os pesquisadores.

Porém, não qualquer exoplaneta servirá. Para revelar o aquecimento relativamente pequeno da matéria escura, um planeta deve ter esfriado de seu nascimento ígneo. Portanto, deve ter vários bilhões de anos. E deve orbitar longe do calor de sua própria estrela. “Você não quer procurar uma vela em um incêndio florestal”, diz Smirnov. Os alvos ideais seriam planetas desonestos que escaparam de suas estrelas ou estrelas falidas conhecidas como anãs marrons, ambos os quais podem ser identificados pela forma como sua gravidade distorce as imagens de estrelas mais distantes.

Aniquilações de matéria escura podem aumentar a temperatura de um planeta 14 vezes mais massivo que Júpiter de 250 K para 500 K ou mais, estimam os pesquisadores. Mais matéria escura deve se acumular em planetas mais próximos do centro da galáxia, onde a densidade da matéria escura é mais alta. Assim, diz Leane, os astrônomos podem esperar que as temperaturas dos planetas mais frios aumentem quanto mais perto eles estão do centro. “Se virmos esta assinatura, seria uma arma fumegante para a matéria escura.”

Existem algumas ressalvas. Mesmo que os cientistas detectem o aquecimento, o sinal não fornecerá medições da massa das partículas de matéria escura e outras propriedades. O esquema também assume que as partículas de matéria escura não requerem muitos bilhões de anos para se estabelecerem nos planetas, observa Chris Kouvaris, físico de astropartículas da Universidade Técnica Nacional de Atenas, que analisou o acúmulo de matéria escura em nêutrons muito mais massivos. estrelas. Essa é uma suposição que precisa ser verificada, diz ele.

No entanto, dizem Leane e Smirnov, os dados para tal estudo provavelmente serão coletados por telescópios espaciais já em desenvolvimento. Em particular, o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA (anteriormente conhecido como WFIRST), com lançamento previsto para 2025, e o Telescópio Espacial James Webb, com lançamento previsto para o final deste ano, buscarão esses planetas. “Nós definitivamente estaremos caçando planetas desonestos com o WFIRST”, diz Seager.

O estudo do exoplaneta complementaria as pesquisas terrestres por partículas de matéria escura, diz John Beacom, um astrofísico teórico da OSU. Os detectores subterrâneos podem detectar partículas de matéria escura apenas com massas maiores do que a de um próton, diz ele, mas a pesquisa de exoplanetas seria sensível a partículas com apenas 1/1000 dessa massa, diz ele. “Isso nos permite sondar as propriedades da matéria escura de maneiras que não podemos sondar na Terra.”