Um novo estudo propôs um cenário em que a matéria escura poderia ser produzida a partir de fótons escuros ultraleves que aqueceram nosso universo.
O Espectrógrafo de Origem Cósmica (COS) a bordo do Telescópio Espacial Hubble, que mede a “teia cósmica”, os filamentos intrincados e frágeis que preenchem o espaço entre as galáxias, diz que esta hipótese está em perfeita concordância com as observações. De acordo com os dados recolhidos pelo COS, as simulações hidrodinâmicas do modelo tradicional de formação de estruturas indicam que o filamentos intergalácticos cósmicos são mais quentes do que são.
Os cientistas disseram, “Já que os fótons escuros podem se converter em fótons de baixa frequência e aquecer as estruturas cósmicas. Eles poderiam muito bem explicar as informações experimentais.”
Os autores James S. Bolton (Universidade de Nottingham), Andrea Caputo (CERN e Universidade de Tel Aviv), Hongwan Liu (Universidade de Nova York) e Matteo Viel (SISSA) explicam: “Os fótons escuros são novas partículas hipotéticas que são os portadores de força para uma nova força no setor escuro, da mesma forma que o fóton é o portador de força para eletromagnetismo. Ao contrário dos fótons, porém, eles podem ter massa. Em particular, o fóton escuro ultraleve – com uma massa tão pequena quanto vinte ordens de grandeza menor que a do elétron – é um bom candidato para matéria escura. "
Semelhante à forma como diferentes tipos de neutrinos se misturam, escuros e comuns fótons também devem fazer isso, permitindo que a matéria escura dos fótons escuros ultraleves se transforme em fótons de baixa frequência. O teia cósmica será aquecido por esses fótons, mas ao contrário de outros mecanismos de aquecimento baseados em processos astrofísicos, como formação estelar e ventos galácticos, esse processo de aquecimento é mais difuso e eficaz mesmo em locais não muito densos.
Matteo Viel explica: “Normalmente, filamentos cósmicos têm sido usados para sondar propriedades de pequena escala da matéria escura, enquanto, neste caso, usamos pela primeira vez os dados do meio intergaláctico com baixo redshift como um calorímetro, para verificar se todos os processos de aquecimento dos quais temos conhecimento são suficientes para reproduzir os dados. Descobrimos que este não é o caso: falta algo que modelamos como uma contribuição produzida pelo fóton escuro.”
Jornal de referência:
- James S. Bolton, Andrea Caputo, Hongwan Liu e Matteo Viel. Comparação de observações da floresta Lyman-α de baixo redshift com simulações hidrodinâmicas com matéria escura de fótons escuros. Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.211102
