Sinal curioso pode ser indicador de matéria escura - primeira evidência de axiões?

2014-10-16

Um esboço (não à escala) mostrando fluxos de axiões (azul) a partir do Sol, convertidos em raios-X (laranja) no campo magnético da Terra (vermelho), sendo depois detectados pelo observatório XMM-Newton. Crédito: Universidade de Leicester.
Cientistas espaciais da Universidade de Leicester detectaram um sinal curioso no céu de raios-X
raios-X
A radiação X é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda está compreendido entre o ultravioleta e os raios gama, ou seja, pertence ao intervalo de aproximadamente 0,1 Å a 100 Å. Descobertos em 1895, os raios-X tambêm são, por vezes, chamados de raios de Röntgen em homenagem ao seu descobridor. A radiação X é altamente penetrante, o que a torna muito útil, por exemplo, para obter radiografias.
que pode estar relacionado com a misteriosa natureza da matéria escura
matéria escura
A matéria escura é matéria que não emite luz e por isso não pode ser observada directamente, mas cuja existência é inferida pela sua influência gravitacional na matéria luminosa, ou prevista por certas teorias. Por exemplo, os astrónomos acreditam que as regiões mais exteriores das galáxias, incluindo a Via Láctea, têm de possuir matéria escura devido às observações do movimento das estrelas. A Teoria Inflacionária do Universo prevê que o Universo tem uma densidade elevada, o que só pode ser verdade se existir matéria escura. Não se sabe ao certo o que constitui a matéria escura: poderão ser partículas subatómicas, buracos negros, estrelas de muito baixa luminosidade, ou mesmo uma combinação de vários destes ou outros objectos.
.

A equipa encontrou o que parece ser uma assinatura de "axiões”, candidatos a partículas elementares de matéria escura, a matéria que tem sido um enigma para a ciência.

Num estudo que será publicado a 20 de Outubro na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society, os cientistas da Universidade de Leicester descrevem a descoberta de um sinal de que não tem explicação convencional.

Como escreveu o primeiro autor, o Professor George Fraser, que infelizmente faleceu em Março deste ano: "A detecção directa da matéria escura tem vindo a preocupar a física desde há mais de trinta anos." A matéria escura, uma espécie de massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
invisível de origem desconhecida, não pode ser observada directamente com telescópios, mas é inferida a partir dos seus efeitos gravitacionais sobre a matéria comum e sobre a luz. Julga-se que a matéria escura representa 85% da matéria do Universo.

"A emissão de raios-X de fundo – que se detecta no céu, depois das fontes de raios-X brilhantes terem sido removidas - parece inalterada sempre que a observamos", explicou o Dr. Andy Read, também do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Leicester, e agora o principal autor do artigo. "No entanto, descobrimos um sinal sazonal nesta emissão de fundo que não tem nenhuma explicação convencional, mas que é consistente com a descoberta de axiões."

Este resultado foi encontrado através do estudo exaustivo de quase todo o arquivo de dados do XMM-Newton
X-ray Spectroscopy Multi-Mirror Mission (XMM-Newton)
Satélite de raios-X da Agência Espacial Europeia colocado em órbita no dia 10 de Dezembro de 1999, com a ajuda de um foguetão Ariane 5. Este satélite é o segundo de uma série de missões no âmbito do programa espacial europeu de longo termo Horizon 2000.
, o observatório de raios-X da Agência Espacial Europeia
European Space Agency (ESA)
A Agência Espacial Europeia foi fundada em 1975 e actualmente conta com 15 países membros, incluindo Portugal.
e que celebra, em Dezembro, o seu 15º aniversário em órbita
órbita
A órbita de um corpo em movimento é a trajectória que o corpo percorre no espaço.
. As pesquisas de axiões realizadas anteriormente, sobretudo no CERN e com outros observatórios espaciais em órbita, não foram, até agora, tão bem sucedidas.

Como o professor Fraser explica no artigo: "Parece plausível que os axiões – candidatos a partículas de matéria escura - sejam na realidade produzidos no núcleo do Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
e que se convertam em raios-X no campo magnético
campo magnético
O campo magnético é a região em torno de um corpo na qual é detectada uma força magnética. Os campos magnéticos actuam apenas em partículas electricamente carregadas. Campos magnéticos fracos são por exemplo gerados por efeito de dínamo no interior dos planetas e luas, enquanto que campos magnéticos mil milhões de vezes mais fortes podem ser gerados em estrelas e galáxias. Os campos magnéticos são capazes de controlar o movimento de gás ionizado e até moldar a forma dos corpos por eles actuados.
da Terra". Prevê-se que o sinal de raios-X devido aos axiões seja maior quando se olha através do lado virado para o Sol do campo magnético, porque é aqui que o campo é mais forte.

O Dr Read conclui: "Estas emocionantes descobertas, no artigo final de George Fraser, podem ser deveras inovadoras, abrindo potencialmente uma janela para uma nova física, e podem vir a ter enormes implicações, não só na compreensão do verdadeiro céu de raios-X, mas também na identificação da matéria escura que domina a quantidade de massa do cosmos
Cosmos
O conjunto de tudo quanto existiu, existe e alguma vez existirá. A larga escala, o Universo parece ser isotrópico e homogéneo.
.”

O Professor Martin Barstow, presidente da Royal Astronomical Society, também pró vice-reitor, presidente do Colégio de Ciências e Engenharia e professor de Astrofísica e Ciências Espaciais na Universidade de Leicester, disse: "Este é um resultado surpreendente Se confirmado, será a primeira detecção directa e identificação das partículas de matéria escura e terá um impacto fundamental nas teorias do Universo."

Fonte da notícia: http://www.ras.org.uk/news-and-press/2524-curious-signal-hints-at-dark-matter