O modelo cosmológico padrão explica muito bem o Universo, mas há alguns aspectos em que os números não coincidem. Isso deu origem a várias teorias sobre forças escuras que poderão estar a actuar nos bastidores.
Uma dessas hipóteses procura explicar a «aglomeração» da matéria escura.
Embora a sua natureza continue por desvendar, a matéria escura fornece grande parte da estrutura gravitacional que permite a formação das galáxias e da teia cósmica em larga escala.
Contudo, algumas observações sugerem que a estrutura cósmica poderá estar mais fortemente «aglomerada» em épocas tardias do que prevê o modelo cosmológico padrão.
Investigação recente propôs que, além da gravidade, poderá estar em acção uma força adicional que atrai estes aglomerados: uma interacção oculta que actua apenas no sector escuro.
A força escura e a aglomeração da matéria escura
Uma equipa de especialistas do Canadá e dos Estados Unidos publicou agora um estudo na Revista de Cosmologia e Física de Astropartículas, no qual examina rigorosamente uma das versões mais simples desta ideia.
A conclusão é que acrescentar outra força atractiva não torna necessariamente o Universo observável mais aglomerado.
«A primeira expectativa seria que atribuir à matéria escura uma força atractiva adicional faria as estruturas crescer mais depressa», afirma o físico teórico Zachary Weiner, do Instituto Perimeter de Física Teórica, no Canadá.
«Mas, ao mesmo tempo, entra em jogo outro efeito.»
Por outras palavras, como se considera que a matéria escura constitui o principal andaime do Universo, aumentar a atracção mútua destas partículas deveria, em termos globais, acelerar esse processo de construção - a aglomeração.
Segundo a modelização dos investigadores, comparada com dados observacionais sobre a radiação cósmica de fundo em micro-ondas e a estrutura em grande escala, a força escura proposta aumentaria realmente a aglomeração da matéria escura.
No entanto, esse efeito seria, essencialmente, anulado por outro factor.
Os investigadores verificaram que, para além de intensificar a atracção entre as partículas de matéria escura, a força faria diminuir a massa efectiva dessas partículas à medida que o Universo evolui, diluindo mais depressa a densidade de fundo da matéria escura.
Assim, se estas partículas de matéria escura se tornarem mais leves ao longo do tempo, o efeito esperado passa, na realidade, a ser uma redução do crescimento da estrutura cósmica.
«O Universo é frequentemente mais subtil do que a nossa intuição», diz Weiner. «É precisamente por isso que temos de continuar a testar estas ideias.»
Os investigadores estão a testar novas teorias que se ajustem aos dados da radiação cósmica de fundo em micro-ondas. (ESA e a Colaboração Planck)
Energia escura, matéria escura e observações cosmológicas
Para que a força escura adicional seja compatível com as medições já disponíveis da radiação cósmica de fundo em micro-ondas - a luz mais antiga que conseguimos observar - e com a taxa estimada de expansão do Universo, teria de existir mais energia escura.
A energia escura é a designação dada à componente desconhecida associada à expansão acelerada do Universo. Já a matéria escura, como referido, é entendida como o andaime ou a cola que ajuda a moldar galáxias e a estrutura cósmica.
A forma como estes dois elementos se equilibram e interagem é uma questão fundamental para os astrofísicos.
Os investigadores não excluem a existência de uma força escura e os seus dados até apontam para a possibilidade de uma força muito fraca. Ainda assim, estes modelos terão de ser substancialmente repensados para que tudo se encaixe.
«Aquilo que realmente sabemos sobre a matéria escura foi, até agora, aprendido apenas através dos seus efeitos gravitacionais», afirma Weiner.
«Isso deixa em aberto a possibilidade de a matéria escura ter interacções adicionais que permanecem ocultas à matéria comum.»
Como os próprios investigadores reconhecem, os modelos usados neste trabalho limitam-se a escalas lineares, em vez das interacções mais complexas que efectivamente observamos no espaço. Por isso, aperfeiçoar o nível de detalhe destas simulações é uma possível via para estudos futuros.
O que poderá revelar a nova investigação sobre o Universo
Em conjunto, pensa-se que a matéria escura e a energia escura representam até 95 por cento de toda a massa-energia do Universo. Por conseguinte, qualquer nova descoberta relacionada com estes ingredientes cósmicos difíceis de detectar poderá ter implicações profundas.
O Universo é composto por três elementos. (Centro de Voo Espacial Goddard da NASA)
É encorajador que os telescópios mais recentes e as técnicas de cálculo estejam regularmente a fornecer mais dados - e dados mais precisos -, permitindo aperfeiçoar estas hipóteses ao longo do tempo.
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«Em trabalhos futuros, investigaremos estas ideias e as suas possíveis implicações para os observáveis cosmológicos de forma mais ampla», escrevem os investigadores no artigo publicado.
A investigação foi publicada na Revista de Cosmologia e Física de Astropartículas.
Este artigo foi verificado por Rebecca Dyer e editado por Rebecca Dyer. Embora nos orgulhemos do nosso processo, somos apenas humanos. Se detectar um erro, informe-nos.
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