2430: A matéria escura pode ser mais antiga do que o Big Bang

CIÊNCIA

ESA / XMM-Newton / J-T. Li (Universidade de Michigan) / SDSS

A misteriosa matéria escura, que compõe cerca de 80% de toda a matéria do Universo, pode ser mais antiga do que o Big Bang, sugere uma nova investigação levada a cabo por cientistas da Universidade Johns Hopkins, nos Estados Unidos.

Recorrendo a uma estrutura matemática simples, a equipa apresenta uma nova hipótese para o nascimento desta estranha e abundante matéria que intriga os cientistas, apontando ainda como identificá-la através de observações astronómicas.

“O estudo revelou uma nova conexão entre a Física de Partículas e a Astronomia. Se a matéria escura consiste em novas partículas que nasceram antes do Big Bang, estas afectam a forma como as galáxias são distribuídas no céu de uma forma única”, explicou Tommi Tenkanen, pós-doutorado em Física e Astronomia na universidade norte-americana e autor do estudo, citado em comunicado divulgado pelo portal Eureka Alert.

E acrescentou: “Esta conexão pode ser utilizada para revelar a sua identidade e para também retirar conclusões sobre os tempos anteriores ao Big Bang”.

Pouco se sabe sobre a matéria escura. Aliás, os cientistas só sabem da sua existência devido ao efeito gravitacional que causa na matéria visível, denunciando assim o seu “rastro”. Ainda assim, a comunidade científica conseguiu demonstrar que esta matéria desempenha um papel crucial para a formação de galáxias.

Durante muito tempo, os cientistas defenderam que a matéria escura deveria ser uma substância remanescente do Big Bang. Contudo, nenhuma matéria escura foi encontrada até então, apesar das inúmeras investigações levadas a cabo.

Partindo deste facto, os cientistas sustentam na nova investigação, cujos resultados foram esta semana publicados na revista científica especializada Physical Review Letters, que a matéria escura podia já existir antes do grande fenómeno de expansão do Universo.

“Se a matéria escura fosse realmente um remanescente do Big Bang, em muitos casos os cientistas deviam já ter encontrado um sinal directo da matéria escura em diferentes procedimentos experimentais da Física de Partículas”, sustenta Tenkanen.

“Não sabemos o que é a matéria escura, mas se tem algo a ver com partículas escalares (representadas na distribuição espacial de uma magnitude), esta matéria pode ser mais antiga do que o Big Bang. Com o cenário matemático proposto, não precisamos assumir novos tipos de interacções entre matéria visível e escura além da gravidade, uma vez que já sabemos que está lá”.

A ideia de que a matéria escura pode ser mais antiga do que o Big Bang não é nova. No entanto, os cientistas que estudaram a hipótese antes não conseguiram realizar os cálculos para apoiar a teoria. A publicação frisa mesmo que os cientistas sempre negligenciaram o cenário matemático mais simples possível para encontrar as origens da matéria escura.

O mesmo estudo também sugere uma nova forma para testar a origem da matéria escura: observar as assinaturas que esta deixa na distribuição da matéria no Universo.

“Embora este tipo de matéria escura seja muito difícil de ser encontrado em procedimentos com partículas, esta pode revelar a sua presença em observações astronómicas. Em breve, vamos saber mais sobre a origem da matéria escura quando o satélite Euclid for lançado em 2022. Será muito emocionante ver o que revelará sobre a matéria escura e se as suas descobertas podem ser utilizadas para atingir o pico do tempo antes do Big Bang”.

SA, ZAP //

Por SA
10 Agosto, 2019

 

2410: Continuando o legado das Apollo: estudo mostra que a Lua é mais antiga do que se pensava

Amostra 12054 das Apollo: esta amostra é um basalto de ilmenita recolhido durante a Apollo 12. Tem vidro, depositado pelos “salpicos” de material quando outro basalto foi atingido por um impactor. Amostras como a 12054 permitem-nos reconstruir a história da Lua com as histórias que contam.
Crédito: Maxwell Thiemens, 2019

Um novo estudo encabeçado por cientistas da Terra no Instituto de Geologia e Mineralogia da Universidade de Colónia limitou a idade da Lua até aproximadamente 50 milhões de anos após a formação do Sistema Solar. O Sistema Solar foi formado há 4,56 mil milhões de anos e a Lua há aproximadamente 4,51 mil milhões de anos. O novo estudo determinou assim que a Lua é significativamente mais velha do que se pensava anteriormente – investigações anteriores estimaram que a Lua se tinha formado aproximadamente 150 milhões de anos após a formação do Sistema Solar. Para alcançar estes resultados, os cientistas analisaram a composição química de uma gama diversificada de amostras recolhidas durante as missões Apollo. O estudo foi publicado na revista Nature Geoscience.

No dia 21 de Julho de 1969, a humanidade deu os seus primeiros passos noutro corpo celeste. Nas suas poucas horas à superfície da Lua, a tripulação da Apollo 11 recolheu e trouxe para a Terra 21,55 kg de amostras. Quase exactamente 50 anos depois, essas amostras ainda nos ensinam mais sobre os principais eventos do Sistema Solar primitivo e sobre a história do sistema Terra-Lua. A determinação da idade da Lua é importante para entender como e quando a Terra se formou e como evoluiu no início do Sistema Solar.

Este estudo foca-se nas assinaturas químicas de diferentes tipos de amostras recolhidas pelas diferentes missões Apollo. “Ao comparar as quantidades relativas de diferentes elementos nas rochas que se formaram em diferentes épocas, é possível aprender como cada amostra está relacionada com o interior lunar e com a solidificação do oceano de magma,” disse o Dr. Raúl Fonseca da Universidade de Colónia, que estuda processos que ocorreram no interior da Lua em experiências de laboratório juntamente com o seu colega Dr. Felipe Leitzke.

A Lua provavelmente formou-se no rescaldo de uma colisão gigante entre um corpo planetário do tamanho de Marte e a Terra primitiva. Com o tempo, a Lua acretou-se da nuvem de material lançada para órbita da Terra. A Lua recém-nascida estava coberta por um oceano de magma, que formou diferentes tipos de rocha à medida que este arrefecia. “Estas rochas registaram informações sobre a formação da Lua e ainda podem ser encontradas hoje na superfície lunar,” explicou o Dr. Maxwell Thiemens, ex-investigador da Universidade de Colónia e autor principal do estudo. O Dr. Peter Sprung, co-autor do estudo, acrescentou: “Tais observações já não são possíveis na Terra, pois o nosso planeta tem estado geologicamente activo ao longo do tempo. A Lua, portanto, fornece uma oportunidade única para estudar a evolução planetária.”

Os cientistas de Colónia usaram a relação entre os elementos raros háfnio, urânio e tungsténio como uma sonda para compreender a quantidade de fusão que ocorreu para gerar os mares basálticos, isto é, as regiões escuras na superfície lunar. Devido a uma precisão de medição sem precedentes, o estudo pôde identificar tendências distintas entre os diferentes conjuntos de rochas, o que agora permite uma melhor compreensão do comportamento destes elementos raros.

O estudo do háfnio e do tungsténio na Lua são particularmente importantes porque constituem um relógio radioactivo natural do isótopo háfnio-182 que decai para tungsténio-182. Este decaimento radioactivo só teve lugar nos primeiros 70 milhões de anos do Sistema Solar. Combinando as informações de háfnio e tungsténio medidas nas amostras das Apollo com informações de experiências de laboratório, o estudo descobriu que a Lua começou a solidificar-se tão cedo quanto 50 milhões de anos após a formação do Sistema Solar. “Esta informação sobre a idade significa que qualquer impacto gigantesco deve ter ocorrido antes, o que responde a uma questão ferozmente debatida entre a comunidade científica sobre a formação da Lua,” acrescentou o professor Dr. Carsten Münker do Instituto de Geologia e Mineralogia da Universidade de Colónia, autor sénior do estudo.

Maxwell Thiemens conclui: “Os primeiros passos da Humanidade noutro mundo, há exactamente 50 anos, produziram amostras que nos permitem entender o tempo e a evolução da Lua. Dado que a formação da Lua foi o maior evento planetário final após a formação da Terra, a idade da Lua também fornece uma idade mínima para a Terra.”

Astronomia On-line
6 de Agosto de 2019