Observações de rádio de baixa frequência poderiam permitir aos investigadores distinguir entre vários modelos de matéria escura, graças à influência da matéria escura no Universo primordial.
A profusão de candidatos à matéria escura reflete como é fácil para qualquer um deles explicar a atual estrutura em grande escala do Universo. Pistas decisivas sobre a verdadeira natureza da matéria escura têm maior probabilidade de aparecer em épocas anteriores. Infelizmente, essas pistas são mais difíceis de observar. Agora Jo Verwohlt, da Universidade de Copenhague, na Dinamarca, e seus colaboradores mostraram como uma linha de hidrogênio profundamente desviada para o vermelho poderia desmascarar a matéria escura (1). Para fazer isso, eles também identificaram assinaturas confusas de matéria bariônica common.
Algumas teorias postulam que a matéria escura interage com a chamada radiação escura. No denso Universo primitivo, o efeito de aquecimento dessa interação poderia ter sido suficiente para que grandes concentrações de matéria escura conhecidas como halos resistissem temporária e repetidamente ao colapso gravitacional. Chamados de oscilações acústicas escuras (DAOs), esses ciclos de expansão e colapso teriam desaparecido rapidamente. Mas antes que o fizessem, poderiam ter afetado o início da “aurora cósmica”. Foi quando as primeiras galáxias se formaram a partir do gás primordial atraído para os halos.
Esses e outros processos são modelados em uma estrutura que vincula as propriedades da matéria escura à estrutura em grande escala (2). Verwohlt e os seus colaboradores pegaram nessa estrutura e adicionaram modelos que explicam como as estrelas também influenciam a formação inicial da estrutura. Em seguida, calcularam como as condições em torno do amanhecer cósmico afectam uma linha espectral relacionada com a transição spin-flip em átomos de hidrogénio neutros – a linha de 21 cm. A equipe concluiu que o HERA – um conjunto de radiotelescópios na África do Sul – precisaria de 540 dias de observação da linha de 21 cm com desvio para o vermelho para que os investigadores determinassem não apenas se os DAOs existiam, mas também para distinguir entre vários modelos de matéria escura.
J. Verwohlt e outros.“Separando oscilações acústicas escuras da astrofísica no amanhecer cósmico,” Física. Rev.110103533 (2024).
Ano fiscal Cyr-Racine e outros.“ETHOS – uma teoria eficaz de formação de estrutura: da física das partículas escuras à distribuição da matéria no Universo,” Física. Rev.93 (2016).
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