⚛️ Matéria escura ultrarrelativista: uma hipótese cosmológica inovadora

A matéria escura pode ter tido uma juventude agitada. Segundo uma equipe internacional, esta substância invisível ter-se-ia formado a temperaturas extremamente elevadas, deslocando-se quase à velocidade da luz pouco após o Big Bang. Esta proposta coloca em causa diretamente várias décadas de teorias cosmológicas que privilegiavam uma matéria escura fria e lenta.

Invisível mas omnipresente, a matéria escura não emite luz. A sua influência gravitacional é, no entanto, necessária para explicar a formação das galáxias. Constituindo uma parte maior da massa cósmica, ela guia a reunião das estrelas e dos planetas. A sua ausência tornaria as vastas estruturas que observamos hoje muito diferentes, senão inconcebíveis.


Publicados na Physical Review Letters, estes trabalhos indicam que as partículas de matéria escura poderiam ter-se desacoplado da matéria ordinária estando muito energéticas. Este fenómeno ter-se-ia produzido durante a fase determinante do re-aquecimento pós-inflacionário. O Universo, então em plena expansão e arrefecimento progressivo, teria permitido a estas partículas inicialmente muito quentes perderem energia.

Esta nova hipótese distingue-se dos modelos implicando os neutrinos, há muito considerados inadaptados como candidatos quentes. Ela mostra que a matéria escura poderia ter-se arrefecido suficientemente cedo para não entravar a formação das galáxias. Os investigadores precisam que a dinâmica da expansão cósmica teria oferecido a estas partículas ultrarrelativistas o tempo para abrandar antes do aparecimento das primeiras estruturas galácticas.

Esta proposta alarga assim os cenários concernentes à natureza e ao comportamento da matéria escura, ao mesmo tempo que propõe novas formas de considerar as suas interações com a matéria visível. Os cientistas podem doravante examinar modelos alternativos integrando esta formação a alta temperatura.

A fim de testar estas ideias, a equipe prevê procurar indícios por colisões de partículas ou através da observação do cosmos. Estas abordagens poderiam revelar assinaturas da matéria escura em eventos cósmicos antigos.

A inflação cósmica e o re-aquecimento que se segue

A inflação cósmica designa um período extremamente breve sobrevindo logo após o Big Bang, durante o qual o Universo conheceu uma expansão exponencial. Esta fase alisou e homogeneizou o cosmos, lançando as bases das estruturas futuras.

O re-aquecimento pós-inflacionário é a época que se segue imediatamente, onde o Universo se enche de partículas e energia. É durante esta fase que a matéria escura, segundo o novo estudo, poderia ter-se formado a temperaturas extremas. As condições aí eram propícias a interações violentas e à geração de partículas exóticas.