Um brilho na noite de Júpiter pode ser o sinal definitivo para a matéria escura: WebCuriosos
Em algum lugar lá fora, escondido no Universo, há um monte de matéria que não conseguimos encontrar.
E também não é uma quantia trivial. Aproximadamente 70 a 80 por cento de toda a massa é considerada a substância misteriosa conhecida como matéria escura. A matéria normal constitui a minoria. Isso é tudo que podemos detectar – todas as estrelas, planetas, buracos negros, poeira, gás, luas, pessoas.
Então, onde está toda essa matéria escura? Bem, não sabemos. Mas existem maneiras de detectá-lo, e uma delas está bem aqui no Sistema Solar.
No lado noturno de Júpiter, um brilho infravermelho no alto da atmosfera poderia ser produzido por uma interação com este material sombrio.
Lá, íons de hidrogênio carregados chamados cátions trihidrogênio (H3+) pode ser encontrado em abundância. E, embora existam vários processos cósmicos que podem produzir H3+ na atmosfera jupiteriana, uma interação com a matéria escura poderia produzir um excesso além do que esperávamos encontrar.
“Ressaltamos que a matéria escura pode produzir uma fonte adicional de H3+ em atmosferas planetárias”, escrevem físicos Carlos Blanco, da Universidade de Princeton e da Universidade de Estocolmo, e Rebecca Leane, do Laboratório Nacional de Aceleradores do Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) e da Universidade de Stanford.
“Isso será produzido se a matéria escura se dispersar e for capturada pelos planetas e, consequentemente, se aniquilar, produzindo radiação ionizante”.
Embora não possamos detectar a matéria escura diretamente, e embora ela não pareça interagir com a matéria normal de maneira que possamos detectar indiretamente, há uma maneira pela qual ela se manifesta. Os objetos no Universo parecem estar se movendo como se estivessem sob a influência de muito mais gravidade do que a produzida pela matéria normal.
Uma vez subtraída a contribuição normal da matéria, a gravidade restante é atribuída à matéria escura. É assim que sabemos que algo existe e podemos medir quanto existe.
Existem muitos candidatos teóricos diferentes para o que poderia ser a matéria escura, e muitos desses candidatos têm propriedades que podem ser detectadas de várias maneiras.
Uma ideia é que a matéria escura é auto-aniquiladora. Quando duas partículas de matéria escura colidem, elas se eliminam, produzindo uma pequena explosão de calor ou luz, ou ambos.
Blanco e Leane propõem que esta aniquilação poderia estar ocorrendo no alto da atmosfera dos planetas, na camada conhecida como ionosfera. As partículas de matéria escura são capturadas pela gravidade do planeta e sugadas para a ionosfera, onde correm o risco de destruição mútua.
Júpiter seria o melhor lugar para procurar esse processo, raciocinam os pesquisadores. É o maior corpo não solar do Sistema Solar, com um núcleo relativamente frio, por isso seria o captor de matéria escura mais eficiente disponível localmente.
Quando a sonda Saturno Cassini passou por Júpiter há mais de duas décadasfoi equipado com um instrumento chamado Espectrômetro de Mapeamento Visual e Infravermelho (VIMS), que pode ter detectado a assinatura da hipotética aniquilação da matéria escura.
Agora, não é o pequeno sopro de radiação da aniquilação em si que esperaríamos ver, mas o seu produto. Essa radiação pode ser ionizante – isto é, liberta electrões dos átomos da ionosfera. Isso resulta em H carregado positivamente3+cujo brilho infravermelho foi detectável pelo VIMS.
O problema é que existem muitos processos ionizantes ativos no Sistema Solar. A radiação solar pode ser ionizante. Júpiter tem auroras enormes e poderosas em seus pólos que produzem H3+também. Assim, Blanco e Leane analisaram medições da região equatorial de Júpiter à noite, durante três horas em cada lado da meia-noite joviana, onde as influências aurorais são mínimas e nenhuma luz solar pode interferir na ionosfera.
Embora não haja excesso de H3+ foi detectado, os resultados permitiram aos investigadores colocar restrições sobre como este tipo específico de matéria escura deveria se comportar, fornecendo informações cruciais para a detecção de matéria escura em outros planetas fora do Sistema Solar.
“Nós apontamos e mostramos pela primeira vez que a matéria escura pode produzir radiação ionizante em atmosferas planetárias, que é detectável através de um excesso fumegante de cátions de trihidrogênio atmosféricos”, Blanco e Leane escrevem.
“A ionização atmosférica da matéria escura pode ser detectada em exoplanetas jupiterianos usando futuras medições de alta precisão de espectros planetários.”
A pesquisa foi publicada em Cartas de revisão física.
