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Cientistas dizem ter detectado energia escura, a enigmática substância que está expandindo o Universo

Afirmação se baseia em análise de dados coletados em detector italiano projetado para procurar por matéria escura. Mas comunidade de astrônomos vê novo estudo com reservas.
Experimento que pode ter detectado energia escura

Câmara de projeção preenchida com xenon líquido do experimento XENON1T, que pode ter detectado energia escura. Crédito PURDUE/XENON

Uma reinterpretação dos dados de um experimento realizado na Itália para detectar matéria escura sugere que a causa dos resultados seja outra substância misteriosa: a energia escura

A conclusão provém de uma nova explicação para detecções do experimento XENON1T. Este experimento ficou ativo entre 2016 e 2018 e faz parte de uma pesquisa mais ampla, chamada XENON, localizada em uma instalação subterrânea na cordilheira dos Apeninos, Itália. O objetivo do projeto é obter evidências empíricas da interação de matéria escura com outras partículas.

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Para isso, o projeto construiu grandes tanques de xenon líquido extremamente purificado. Esse material reage ao ser atingido por diversos tipos de partículas que circulam no local, liberando elétrons ou produzindo radiação luminosa. Isso faz do xenon um “alvo” perfeito para detectar essas novas substâncias. “Experimentos em larga escala como o XENON1T foram projetados para detectar matéria escura diretamente. Eles tentam encontrar sinais dela ‘colidindo’ com matéria ordinária, mas a energia escura é ainda mais esquiva,” explica  Sunny Vagnozzi, do Instituto Kavli para Cosmologia de Cambridge e principal autor da pesquisa.

A grande maioria das partículas que acertam esse alvo já são conhecidas pelos cientistas — formando o ruído de fundo do experimento. Porém, algumas delas geram sinais fortes e incompatíveis com qualquer outra partícula, chamados de “excessos”. É um desses casos que foi reinterpretado por cientistas da Universidade de Cambridge (Reino Unido). “Excessos desse tipo geralmente são acasos, mas de vez em quando eles também podem levar a descobertas fundamentais”, afirma o Dr. Luca Visinelli, pesquisador no Laboratório Nacional INFN de Frascati (Itália).

A explicação original sugerida para explicar os excessos detectados envolveu os áxions, partículas hipotéticas extremamente leves, que seriam produzidas no Sol. Entretanto, a explicação não é satisfatória. Devido a sua massa ínfima, seria necessário que muitas dessas partículas fossem produzidas por nossa estrela para explicar a detecção no XENON1T. Essa quantidade de áxions interferiria com o desenvolvimento de estrelas mais massivas que o Sol, o que vai de encontro com as observações mais recentes. “Nós exploramos um modelo no qual este sinal poderia ser atribuído à energia escura, ao invés de à matéria escura que o experimento foi originalmente projetado para detectar,” explica Visinelli. 

Onde encaixar a energia escura?

Desde que a energia escura foi proposta, em 1998, cientistas vêm tentando encontrar formas de detectá-la. O problema parece estar nas teorias atuais: elas são suficientes para explicar o Universo local, não deixando espaço para teorias sobre energia escura. Mas, ao considerar o Universo como um todo e seus fenômenos, elas deixam de funcionar. Parece que a energia escura existe em grande escala, mas não em pequena.

A solução para os modelos teóricos é considerar um “mecanismo de triagem”, que seletivamente esconde a influência da energia escura. A equipe de Cambridge utilizou um mecanismo específico para sua modelagem. Segundo Vagnozzi, sua triagem “impossibilita a produção de partículas de energia escura em objetos extremamente densos, evitando o problema enfrentado pelos áxions solares.” Ele ainda destaca outra vantagem: “Ela também nos permite desassociar o que acontece no Universo local, que é muito denso, do que ocorre em larga escala, onde a densidade é extremamente baixa.”

Ainda assim, Vagnozzi destaca que deve-se ter cuidado ao interpretar os resultados. Isso pois o sinal detectado no experimento pode ser apenas uma coincidência. “Se o XENON1T realmente viu algo, espera-se que excessos similares possam ser vistos novamente, em experimentos futuros, mas dessa vez com um sinal muito mais forte,” explica ele. Se essa interpretação for comprovada, melhorias futuras neste e outros experimentos similares podem detectar energia escura ainda na próxima década.

Publicado em 06/10/2021.

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