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jul 06

Raios X detectado em frequências inéditas sugerem evidências para a assinatura da Matéria Escura

http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2014/06/Mysterious_signal_in_the_Perseus_galaxy_cluster

Sinais inéditos em raios-X (marcados no gráfico com um círculo) foram detectados no aglomerado galáctico de Perseus através dos observatórios espaciais Chandra e XMM-Newton. Créditos: NASA/CXC/SAO/E.Bulbul, et al.

Astrônomos usando observatórios de raios-X da ESA (XMM-Newton) e da NASA (Chandra) descobriram uma pista tentadora que indica um ingrediente fugaz do nosso Universo: a matéria escura.

Embora seja uma substância invisível, que nem emite nem absorve a radiação, a matéria escura tem sido detectada por meio da sua influência gravitacional sobre os movimentos e aparência de outros objetos no Universo, tais como as estrelas e as galáxias.

Baseando-se em diversas evidências indiretas, os astrônomos estimam que a matéria escura é o tipo dominante de matéria no Universo. No entanto, a detecção desta substancia permanece obscura.

Agora, uma pista da sua assinatura pode ter sido descoberta ao estudar aglomerados galácticos, os maiores aglomerados cósmicos de matéria gravitacionalmente ligados.

Os aglomerados de galáxias contêm não somente centenas de galáxias, mas também uma enorme quantidade de gás quente que preenche o espaço entre elas.

Paradoxalmente, a medição da influência gravitacional destes agregados mostra que as galáxias e o gás constituem cerca de um-quinto da massa total. Assim, os cientistas deduzem que o resto da massa seja composto de matéria escura.

O gás, composto principalmente hidrogênio a mais de 10 milhões de graus Celsius, é quente o suficiente para emitir raios-X. Traços de outros elementos contribuem com “linhas” adicionais na mesma gama do espectro dos raios-X e em comprimentos de onda específicos.

Ao examinar dados, fornecidos pelos observatórios espaciais de raios-X XMM-Newton (ESA) e Chandra (NASA), de linhas características em 73 aglomerados galácticos, os astrônomos detectaram uma nova linha tênue do espectro em um comprimento de onda onde nada ainda se tinha observado até então.

Sinal misterioso no aglomerado galáctico de Perseus

A Dra. Esra Bulbul do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, Massachusetts, EUA, autora principal do artigo que discute os resultados, explicou:

Se este sinal estranho tivesse sido provocado por um elemento conhecido presente no gás, deveria ter deixado outros sinais na radiação em raios-X em outros comprimentos de onda conhecidos, mas nenhum deles foi descoberto. Por esta razão tivemos que buscar uma explicação além do âmbito da matéria normal conhecida.

Os astrônomos especulam se esta emissão pode ser criada pelo decaimento de um tipo exótico de partícula subatômica conhecida como “neutrino estéril”, que está teoricamente prevista, mas que ainda não foi detectada na natureza.

Os neutrinos comuns são partículas com muito pouca massa que interagem apenas raramente com a matéria através da chamada força nuclear fraca, bem como por meio da gravidade. Os cientistas julgam que os neutrinos estéreis interagem com a matéria comum somente através da gravidade, tornando-os uma partícula candidata à matéria escura. Dra. Bulbul sugeriu:

Se a interpretação das nossas observações estiver correta, os neutrinos estéreis podem constituir pelo uma menos parte da matéria escura nos aglomerados galácticos.

Os aglomerados de galáxias estudados residem em uma ampla faixa de distâncias, variando desde cem milhões de anos-luz até alguns bilhões de anos-luz. O sinal fraco e inédito foi descoberto ao combinar observações múltiplas dos aglomerados, bem como uma imagem individual do aglomerado de Perseus, uma estrutura massiva na nossa vizinhança cósmica.

Esta descoberta pode ter implicações extras, mas os cientistas estão sendo cautelosos. Novas observações de aglomerados com o XMM-Newton, o Chandra e outros telescópios de alta-energia são necessárias para confirmar os dados, antes de se estabelecer uma ligação concreta com presença de matéria escura.

Norbert Schartel, cientista do projeto XMM-Newton da ESA, comentou:

A descoberta destes curiosos raios-X foi possível graças ao extenso banco de dados do XMM-Newton e à capacidade deste observatório em coletar os raios-X em largo espectro, levando a detecção desta linha anteriormente desconhecida. Seria extremamente emocionante confirmar que o XMM-Newton nos ajudou a encontrar o primeiro sinal direto da matéria escura.Não chegamos lá ainda, mas certamente vamos aprender muito sobre o conteúdo do nosso Universo bizarro enquanto caminhamos até lá.

Fonte

ESA: Puzzling X-Rays Point to Dark Matter

Artigo Científico

Detection of an unidentified emission line in the stacked X-ray spectrum of galaxy clusters assinado por E. Bulbul et al. e publicado no Astrophysical Journal.

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