O Universo tem dois tipos de matéria: a escura, invisível e conhecida apenas por seus efeitos gravitacionais em grande escala; e a ordinária, como gás, poeira, estrelas, planetas e coisas terrestres.
Os cientistas estimam que a ordinária constitui em torno de 15% de toda a matéria existente. Há muito tempo, eles tentam documentar onde toda essa matéria ordinária está localizada. E agora, com a ajuda de poderosas explosões de ondas de rádio emanando de 69 locais no Cosmos, pesquisadores dizem que encontraram uma parte que estava escondida.
Segundo eles, essa matéria estava escondida principalmente como gás finamente espalhado nas vastas extensões entre galáxias e foi detectada graças ao efeito que ela tem sobre as ondas de rádio que viajam pelo espaço. Esse gás tênue compõe o meio intergaláctico, uma espécie de névoa entre galáxias.
Anteriormente, cientistas haviam determinado a quantidade total de matéria ordinária usando um cálculo envolvendo a luz observada que restou do Big Bang, evento há aproximadamente 13,8 bilhões de anos que iniciou o Universo. Mas eles não conseguiam encontrar metade dessa matéria.
"Então a questão com a qual estávamos lidando era: onde ela está escondida? A resposta parece ser: em uma teia cósmica difusa e tênue, bem longe das galáxias", disse Liam Connor, professor de astronomia da Universidade Harvard e autor principal do estudo publicado nesta segunda-feira (16) na revista Nature Astronomy.
Os pesquisadores descobriram que uma parcela menor da matéria desaparecida reside nos halos de material difuso que circundam as galáxias, incluindo nossa Via Láctea.
A matéria ordinária é composta de bárions, que são as partículas subatômicas prótons e nêutrons necessárias para construir átomos.
"Pessoas, planetas e estrelas são feitos de bárions. A matéria escura, por outro lado, é uma substância misteriosa que compõe a maior parte da matéria no Universo. Não sabemos qual nova partícula ou substância compõe a matéria escura. Sabemos exatamente o que é a matéria ordinária, só não sabíamos onde ela estava", afirmou Connor.
Então, como tanta matéria ordinária acabou no meio do nada? Vastas quantidades de gás são ejetadas das galáxias quando estrelas explodem em supernovas ou quando buracos negros dentro das galáxias "arrotam", expelindo material após consumir estrelas ou gás.
"Se o Universo fosse um lugar mais entediante, ou se as leis da física fossem diferentes, você poderia descobrir que toda a matéria ordinária cairia nas galáxias, esfriaria, formaria estrelas, até que cada próton e nêutron fizesse parte de uma estrela. Mas não é isso que acontece", disse Connor.
Assim, esses violentos processos físicos estão espalhando matéria ordinária por distâncias imensas e relegando-a ao deserto cósmico. Esse gás não está em seu estado habitual, mas sim na forma de plasma, com seus elétrons e prótons separados.
O mecanismo usado para detectar e medir a matéria ordinária envolveu fenômenos chamados rajadas rápidas de rádio, ou FRBs (Fast Radio Bursts) —potentes pulsos de ondas de rádio que emanam de pontos distantes no Universo. Embora sua causa exata permaneça misteriosa, uma hipótese principal é que sejam produzidos por estrelas de nêutrons altamente magnetizadas, resíduos estelares compactos que sobram após a morte de uma estrela massiva em uma explosão de supernova.
À medida que a luz em frequências de ondas de rádio viaja da fonte das FRBs até a Terra, ela se dispersa em diferentes comprimentos de onda, assim como um prisma transforma a luz solar em um arco-íris. O grau dessa dispersão depende de quanta matéria está no caminho da luz, fornecendo o mecanismo para localizar e medir a matéria onde, de outra forma, permaneceria não encontrada.
Cientistas usaram ondas de rádio provenientes de 69 FRBs, 39 dos quais foram descobertos usando uma rede de 110 telescópios localizados no Observatório de Rádio do Vale Owens do Caltech, próximo a Bishop, Califórnia, chamada Deep Synoptic Array. Os 30 restantes foram descobertos com a utilização de outros telescópios.
Os FRBs foram localizados a distâncias de até 9,1 bilhões de anos-luz da Terra, o mais distante desses já registrado. Um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano, 9,5 trilhões de quilômetros.
Com toda a matéria ordinária agora contabilizada, os pesquisadores puderam determinar sua distribuição. Cerca de 76% dela reside no espaço intergaláctico, aproximadamente 15%, em halos galácticos e os 9% restantes estão concentrados dentro de galáxias, principalmente como estrelas ou gás.
"Agora podemos avançar para mistérios ainda mais importantes relacionados à matéria ordinária no Universo", disse Connor. "E além disso: qual é a natureza da matéria escura e por que é tão difícil medi-la diretamente?"
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