Pesquisadores recriaram em computador os primeiros instantes do Universo para entender melhor a matéria escura. O estudo foi publicado na revista Nature Astronomy na última terça-feira (16).
Simulações dos primeiros momentos
A equipe simulou os primeiros 100 milhões de anos após o Big Bang — a chamada Idade das Trevas cósmica — para ver como a matéria escura guiou a formação das primeiras nuvens de gás, as estrelas e o sinal de rádio primordial. Pense nisso como um filme em câmera lenta das primeiras estruturas do Universo.
Os autores lembram que quase 75% do Universo é energia escura e que, do restante, cerca de 80% é matéria escura — uma componente que não emite, absorve nem reflete luz. Estudos anteriores já apontavam que essa matéria invisível teve papel decisivo na montagem das galáxias.
Partículas: leves ou frias?
A massa das partículas de matéria escura foi tratada como uma variável central nas simulações:
- partículas com menos de 5% da massa de um elétron foram consideradas leves, associadas à formação de galáxias menores;
- partículas mais pesadas foram classificadas como frias, favorecendo o aparecimento de estruturas galácticas maiores.
Nas simulações, os pesquisadores modelaram como o gás esfriou e se agrupou pela atração gravitacional com a matéria escura antes do surgimento das galáxias. A evolução de temperatura e densidade desses aglomerados ficou registrada no sinal de rádio de 21 centímetros emitido pelos átomos de hidrogênio primordiais.
O sinal de 21 cm e a pista térmica
Reproduzindo esse sinal, a equipe constatou que sua intensidade depende sensivelmente do estado térmico da matéria escura — ou seja, pode permitir distinguir cenários de matéria escura quente ou fria. O traço deve aparecer em frequências próximas a 50 MHz, uma faixa diretamente influenciada pela temperatura das partículas.
Como observar isso da Terra? Observações nessa faixa ficam comprometidas por emissões humanas e pela ionosfera. Por isso, grupos internacionais planejam radiotelescópios no lado distante da Lua, que funciona como um escudo natural contra interferências.
O estudo cita iniciativas em andamento, entre elas um projeto chinês para um conjunto de telescópios lunares e o projeto japonês Tsukuyomi.
Os autores esperam que as simulações sirvam como um guia teórico para essas missões, ajudando no planejamento e na maximização do retorno científico. Em outras palavras: é um mapa para quando formos ouvir — sem ruído — o Universo antigo.
