Tsukuba — InkDesign News — Uma colaboração internacional de pesquisadores utilizou simulações computacionais avançadas para investigar sinais de rádio provenientes do Universo primordial e como eles podem revelar propriedades fundamentais da matéria escura, segundo estudo publicado em 16 de setembro de 2025 na Nature Astronomy.
O Contexto da Pesquisa
A matéria comum, aquela que constitui estrelas, planetas e tudo que conseguimos observar, representa apenas cerca de 20% de toda a matéria do Universo. Os 80% restantes são atribuídos à chamada matéria escura: uma substância misteriosa que não emite, absorve ou reflete luz e cuja natureza permanece um dos maiores enigmas da física atual. Apesar de sua invisibilidade, a matéria escura é conhecida por sua influência crucial na formação de galáxias e na estrutura de grande escala do cosmos.
Uma das características principais da matéria escura é a massa de suas partículas. Se elas forem relativamente leves, inferiores a aproximadamente 5% da massa do elétron, a matéria escura é classificada como “quente” e inibe a formação de estruturas menores que galáxias. Partículas mais pesadas caracterizam a matéria escura como “fria”, promovendo o surgimento de estruturas menores. Determinar a massa dessas partículas é fundamental para o desenvolvimento de modelos teóricos no âmbito da física de partículas.
Resultados e Metodologia
O estudo, liderado por Hyunbae Park, pós-doutorando da Universidade de Tsukuba, com participação do professor Naoki Yoshida, da Kavli IPMU e do Instituto Max Planck de Astrofísica, concentrou-se em nuvens de gás que existiram durante a chamada Era das Trevas Cósmica — os primeiros 100 milhões de anos após o Big Bang. Ao analisar uma fase anterior à formação de estrelas e galáxias, os cientistas conseguiram simular, com precisão sem precedentes, estruturas cósmicas primitivas e os efeitos gravitacionais da matéria escura sobre pequenos aglomerados de gás.
As simulações indicam que o resfriamento e compressão do gás, mediado pela matéria escura nesse período, gerou variações de densidade e temperatura, que ficaram registradas nas emissões de rádio de 21 centímetros dos átomos de hidrogênio. Segundo os autores, a intensidade média desse sinal depende sensivelmente do tipo de matéria escura — quente ou fria —, podendo diferencias futuras medições lunares sobre esses cenários.
“A diferença entre os dois cenários é inferior a um mili-kelvin em temperatura de brilho, mas detectável com a instrumentação adequada.”
(“The difference between the two scenarios is less than a milli-kelvin in brightness temperature, but detectable with adequate instrumentation.”)— Hyunbae Park, Pós-doutorando, Universidade de Tsukuba
A equipe também destaca que esses sinais, em frequências próximas a 50 MHz ou menos, sofrem forte interferência terrestre e são praticamente impossíveis de medir de observatórios na Terra. Por isso, a região do lado oculto da Lua é considerada ideal para a instalação dos futuros radiotelescópios.
Implicações e Próximos Passos
Apesar dos desafios tecnológicos e financeiros de se construir observatórios lunares, diversas nações já planejam missões para coletar tais dados. O Japão, por exemplo, está desenvolvendo o projeto Tsukuyomi, que prevê a instalação de antenas de rádio na superfície lunar. A pesquisa fornece diretrizes teóricas essenciais para maximizar o retorno científico dessas expedições vindouras.
“Com o impulso internacional crescente, será possível determinar a massa das partículas de matéria escura pela primeira vez nos próximos anos.”
(“With growing international momentum, it will be possible to determine the mass of dark matter particles for the first time in the coming years.”)— Naoki Yoshida, Professor, Kavli IPMU / Max Planck Institute for Astrophysics
Conforme a nova corrida espacial avança, pesquisadores vislumbram que missões lunares e os resultados teóricos deste estudo possam, pela primeira vez, desvendar a essência da matéria escura — um dos temas centrais da cosmologia e da física fundamental. O campo aguarda o início dos experimentos e a validação dos modelos, que poderão transformar nossa compreensão do Universo.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
