O Telescópio Espacial James Webb (JWST), lançado em 2022, remodelou dramaticamente a nossa compreensão do universo primitivo. No entanto, um dos maiores enigmas da cosmologia – a natureza da matéria escura – permaneceu indefinido. Uma nova investigação sugere que o JWST poderá em breve oferecer um avanço, não ao ver diretamente a matéria escura (que não interage com a luz), mas ao revelar as suas impressões digitais gravitacionais nas formas de galáxias antigas.
Estima-se que a matéria escura represente 85% de toda a matéria do universo. O problema é que ela não emite, absorve ou reflete luz, tornando impossível a detecção direta. Os cientistas sabem que ela existe devido aos seus efeitos gravitacionais na matéria visível e na luz. Isso significa que a matéria escura não é feita de prótons, nêutrons e elétrons comuns. Apesar de décadas de pesquisas, partículas hipotéticas de matéria escura permanecem frustrantemente não confirmadas.
O novo estudo, publicado na Nature Astronomy, propõe que a influência gravitacional da matéria escura poderia explicar as formas inesperadamente alongadas de algumas galáxias jovens. Tradicionalmente, as simulações assumem que as galáxias se formam à medida que o gás se acumula ao longo de fios de matéria escura, resultando em estruturas esféricas. Mas o JWST está cada vez mais observando galáxias filamentares e esticadas no universo primitivo que não se enquadram facilmente neste modelo.
Pesquisadores liderados por Álvaro Pozo, do Donostia International Physics Center, testaram simulações com diferentes tipos de matéria escura. Eles descobriram que “matéria escura difusa” (partículas ultraleves com comportamento ondulatório) ou “matéria escura quente” (partículas que se movem mais rápido) poderiam explicar essas formas estranhas.
“Se partículas axion ultraleves constituem a matéria escura, seu comportamento semelhante a uma onda quântica impediria a formação de escalas físicas menores que alguns anos-luz por um tempo, contribuindo para o comportamento filamentar suave que o JWST agora vê em distâncias muito grandes”, explicou Pozo.
A chave é que esses modelos alternativos de matéria escura criam filamentos mais suaves do que o modelo padrão Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Gás e estrelas fluem ao longo desses filamentos, resultando em galáxias alongadas. O JWST continuará a varrer estas galáxias primitivas, enquanto os investigadores refinam as simulações. A combinação destas observações com modelos teóricos pode finalmente ajudar a resolver o mistério da matéria escura.
Este é um passo crítico porque compreender a matéria escura não se trata apenas de completar o nosso quadro cosmológico; trata-se de revelar os blocos de construção fundamentais do universo. A capacidade do JWST de observar o universo primitivo com uma clareza sem precedentes oferece a melhor esperança até agora para desvendar este mistério de décadas.
