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jun 02

A matéria escura foi responsável pela reconstrução do Universo primordial (a era da reionização)?

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No Universo primordial, até um bilhão de anos após o Big Bang, os átomos de Hidrogênio foram misteriosamente decompostos em uma sopa universal de íons

Até 380,000 anos após o Big Bang, o Universo era uma sopa quente de plasma que se esfriou. Nessa ocasião a temperatura universal caiu ao nível onde prótons e elétrons podiam se recombinar formando átomos. Esse ‘calmo’ período de formação do Hidrogênio neutro na história universal não durou muito tempo. Os átomos de Hidrogênio primordiais foram desintegrados uma vez mais em um mecanismo denominado reionização que reconstruiu todo o Universo. A era da reionização chegou ao seu fim cerca de 1 bilhão de anos após o Big Bang, quando o Universo tornou-se novamente transparente.

Acreditava-se que as primeiras estrelas que se formaram antes da era da reionização provavelmente despejaram alguma radiação ultravioleta, ionizando o Hidrogênio neutro primordial. No entanto, uma nova e controversa teoria foi recentemente lançada: teve a matéria escura um papel marcante o processo de reionização universal?

Como 85% da massa do Universo é composta de um tipo de matéria misterioso o qual ainda estamos procurando entender, a matéria escura, é natural que os cientistas comecem agora a explorar as possibilidades concernentes a essa matéria invisível. Qual seria então o papel da matéria escura no Universo primordial? Embora os cientistas estejam confiantes que uma das causas  da ocorrência do período de reionização foi devida às emissões de radiação das primeiras estrelas, existem fatores recentemente observados que sugerem que a aniquilação da matéria escura pode ter tido também um papel a ser considerado.

Tais considerações foram postas a prova por Dan Hooper e Alexander Belikov do Fermilab em Batavia, Illinois, EUA. Nessa nova teoria publicada os pesquisadores examinam a física por trás da aniquilação da matéria escura como o mecanismo que fomentou, de fato, a era da reionização.

Histórico com as eras do Universo ao longo do tempo: o Big Bang, o Universo neutro, a idade das Trevas, primeiras galáxias e quasares, a era da Reionização, o Universo torna-se transparente novamente, as galáxias evoluem, o sistema Solar se forma e agora existe uma civilização que estamos estudando isso agora, 13 bilhões de anos depois!

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No trabalho de Hoope e Belikov o foco na matéria escura é teorizado dessa forma: a gravitação comprimiu a matéria escura primordial com o esfriamento do Universo na era da formação do Hidrogênio (denominada “Era das Trevas” – “Dark Ages” –  o Universo era opaco devido a falta de radiação eletromagnética e ausência de estrelas). Quando a matéria escura se condensou ela aniquilou-se, conforme teorizado. Nessa aniquilação da matéria escura altíssimas quantidades de raios-gama foram gerados. Aonde os raios-gama vão, a reionização acontece.

Um simples raio-gama pode reionizar 1.000 átomos de Hidrogênio“, disse Hooper, “O mecanismo pode ter facilmente desconstruído todos os átomos de Hidrogênio do Universo“.

Por esse raciocínio, muito mais forte que a hipótese das emissões de ultravioleta pelas estrelas primordiais pode ter realmente causado a era da reionização, uma vez que o mecanismo preconizado na ‘hipótese da aniquilação da matéria escura’ é muito mais violento e consistente. Por outro lado, os cientistas estão céticos com relação a essa nova teoria: “Não temos a evidência de que alguma matéria escura se aniquilou”, disse Charles Bennett, cientista e líder da equipe de investigação que trabalha na NASA com o satélite WMAP e que tem estudado a era da reionização. “Não afirmo que essa nova teoria está errada, mas ela soa com um pouco controvertida para eu aceitá-la”. Bennett disse que o argumento da aniquilação da matéria escura como um mistério (a reionização) sendo explicado por outro mistério (a matéria escura de aniquilou?).

Por agora a idéia do mecanismo de ionização do Universo permanece na esfera teórica. Mas está ansioso em estudar novos dados que serão gerados pela missão do telescópio Planck, da ESA. “A assinatura da reionização pela matéria escura será diferente da que foi detectada pela influência das primeiras estrelas”, afirma Hooper.

Fontes e referências:

Universe Today: Did Dark Matter Annihilate Our Early Universe? por Ian O’Neill

New Scientist: Dark matter may have ripped up early universe por Marcus Chown (24 de abril de 2009)

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6 menções

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