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Luz Escura? Está faltando luz no Universo

Luz Escura? Está faltando luz no Universo
Simulações de computador do hidrogênio intergaláctico em um universo "mal iluminado" (esquerda) e um universo "iluminado" (à direita), que tem cinco vezes mais fótons energéticos que destroem os átomos de hidrogênio neutro.[Imagem: Ben Oppenheimer/Juna Kollmeier]

Luz Escura

Como há um "excesso de gravidade" mantendo as galáxias unidas, formulou-se a hipótese da matéria escura, que seria responsável por essa gravidade.

Como a expansão do Universo está se acelerando, formulou-se a hipótese da energia escura, que estaria impulsionando essa expansão.

Agora parece haver lugar para uma "hipótese da luz escura" - uma espécie de luz perdida do Universo, responsável pela.

Isto porque, se todas as teorias estiverem corretas, há um enorme déficit de luz ultravioleta no cosmos.

Luz jovem e luz antiga

As vastas extensões de espaço quase vazio entre as galáxias estão ligadas por filamentos de hidrogênio e hélio, que podem ser usados como "medidores de luz" muito precisos porque eles são fortemente afetados pela luz.

O que se descobriu agora é que a luz das galáxias e quasares que já se conhece não é suficiente para explicar as observações do hidrogênio intergaláctico.

A diferença é de impressionantes 400% - só se detecta um fóton onde deveriam ser detectados cinco.

"É como se você estivesse em um quarto grande e bem iluminado, mas você olha ao redor e vê apenas uma lâmpada de 40 watts. De onde toda aquela luz está vindo?" ilustra Juna Kollmeier, da Carnegie Institution, principal autora do estudo.

Estranhamente, essa falta de luz só aparece nas regiões do cosmos mais próximas de nós e relativamente bem estudadas. Quando os telescópios se voltam para as galáxias a bilhões de anos-luz de distância, toda a luz que deveria estar lá aparece corretamente.

A luz que sumiu

A luz em questão consiste de fótons ultravioleta altamente energéticos que são capazes de converter os átomos de hidrogênio eletricamente neutros em íons eletricamente carregados.

As duas fontes conhecidas desses fótons ionizantes são os quasares - alimentados pelo gás quente caindo sobre buracos negros supermassivos com mais de um milhão de vezes a massa do sol - e as estrelas jovens mais quentes.

Luz Escura? Está faltando luz no Universo
As linhas de emissão no ultravioleta das galáxias mais antigas mostram toda a luz que se espera. O problema é no chamado "universo mais jovem", aquele mais próximo de nós. [Imagem: ESO/M.Kornmesser]

As observações indicam que os fótons ionizantes provenientes de estrelas jovens são quase sempre absorvidos pelo gás em sua galáxia hospedeira, de forma que eles nunca escapam para afetar o hidrogênio intergaláctico.

Mas o número de quasares conhecidos é muito menor do que o necessário para produzir luz suficiente para ionizar o hidrogênio que aparece nas observações.

"Ou a nossa contabilidade da luz das galáxias e quasares está muito errada, ou há alguma outra importante fonte de fótons ionizantes que nós nunca reconhecemos," disse Kollmeier. "Estamos chamando isto de 'luz perdida', ou crise da subprodução de fótons."

"Mas são os astrônomos que estão em crise porque, de um modo ou de outro, o universo está funcionando muito bem," apressa-se em acrescentar a astrônoma.

Fonte exótica

"A possibilidade mais interessante é que os fótons que faltam são provenientes de uma nova fonte exótica, e não das galáxias ou dos quasares," acrescenta Neal Katz, coautor do estudo.

Por exemplo, a misteriosa matéria escura, que mantém as galáxias coesas, mas nunca foi observada diretamente, poderia decair e ser responsável por esta luz extra.

E falar seriamente em decaimento da matéria escura parece ser um sinal claro de crise, acrescenta Katz.

De fato, uma discrepância de 400% parece ser um sinal claro de que algo está muito errado. "Nós ainda não sabemos ao certo o que é, mas pelo menos uma coisa que pensávamos que sabíamos sobre o Universo atual não é verdade," disse David Weinberg, da Universidade Estadual de Ohio, também membro da equipe.

Se a explicação final será algo exótico ou não é algo ainda difícil de prever, mas os astrônomos afirmaram já estar trabalhando duro para lançar alguma luz sobre o mistério da "luz escura".

Bibliografia:

The Photon Underproduction Crisis
Juna A. Kollmeier, David H. Weinberg, Benjamin D. Oppenheimer, Francesco Haardt, Neal Katz, Romeel Davé, Mark Fardal, Piero Madau, Charles Danforth, Amanda B. Ford, Molly S. Peeples, Joseph McEwen
The Astrophysical Journal Letters
Vol.: 789 L32
DOI: 10.1088/2041-8205/789/2/L32




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