Explorando a natureza da matéria escura com grandes levantamentos

25 de outubro de 2018 | LIneA

A natureza da matéria escura permanece um dos maiores mistérios da física moderna. O modelo de matéria escura que melhor explica os dados astronômicos observados é o de uma nova partícula neutra (sem carga elétrica), estável (que não se desintegra), não-relativística (que se move com velocidades muito menores que a velocidade da luz) e que interage principalmente gravitacionalmente. Esse é denominado modelo de matéria escura fria e é o mais aceito atualmente. No entanto, resultados de medidas em pequenas escalas no Universo tem desafiado esse paradigma.

O desacordo entre observações e simulações de matéria escura fria em pequenas escalas geram tensões que podem ser aliviadas com uma mudança da natureza da matéria escura.Por exemplo, assumir que a matéria escura não é totalmente fria, mas morna (desacopla do plasma ainda relativística e apenas depois torna-se não-relativística) resulta em menos estruturas em pequenas escalas, o que descreve melhor as observações.

Em trabalho recentemente publicado na revista MNRAS, Jéssica Martins (UNESP), Rogério Rosenfeld (UNESP) e Flávia Sobreira (UNICAMP) fizeram uma previsão dos limites que os mapeamentos Dark Energy Survey (DES) e Large Synoptic Survey Telescope (LSST) poderão colocar sobre a massa da matéria escura morna. O trabalho é puramente teórico, e teve como base o chamado Modelo de Halos, modificado para descrever matéria escura morna.

Com apenas os dados do LSST, o limite inferior obtido para a massa de matéria escura foi m>647 eV. O resultado também foi combinado com o limite para a massa previsto para o EUCLID através de lentes gravitacionais fracas, e o limite final obtido foi m>1.14 keV. Mesmo não sendo competitivo com os limites atuais para matéria escura morna impostos por observações de quasares a grandes distâncias (m>5.3 keV), destaca-se a importância da estimativa usando mapas de estrutura em larga escala, algo pouco explorado na literatura.

Jéssica, Rogério e Flávia são apoiados pelo LIneA e INCT do e-Universo para participarem dos levantamentos DES e LSST.

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Figura – Limites na massa da partícula de matéria escura morna e na quantidade total de matéria no Universo para o DES (linha azul) e LSST (linha verde). Crédito da imagem: Martins, Rosenfeld & Sobreira 2018.

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