Supernova próxima pode revelar matéria escura em apenas 10 segundos, apontam cientistas

O mistério da matéria escura pode estar prestes a ser desvendado em um intervalo surpreendentemente curto: apenas 10 segundos. Segundo astrofísicos da Universidade da Califórnia, Berkeley, a próxima supernova próxima à Terra poderá emitir partículas hipotéticas chamadas áxions em quantidade suficiente para comprovar sua existência quase instantaneamente.

A detecção desses áxions durante o colapso de uma estrela seria um avanço científico considerável. No entanto, esse cenário depende de um telescópio de raios gama estar posicionado no local e momento certos. Atualmente, o Telescópio Espacial Fermi é o único capaz de realizar tal observação, com apenas 10% de chance de sucesso.

Diante disso, os pesquisadores propõem o lançamento do GALAXIS (GALactic AXion Instrument for Supernova), uma frota de satélites de raios gama capaz de monitorar 100% do céu continuamente. A detecção ou ausência de áxions durante uma supernova seria igualmente valiosa, mas há uma urgência, como explica Benjamin Safdi, professor associado de física na UC Berkeley: “Acho que todos nós neste artigo estamos estressados com a possibilidade de haver uma próxima supernova antes de termos a instrumentação certa… Seria uma pena se uma supernova acontecesse amanhã e perdêssemos a oportunidade de detectar o áxion – isso pode não acontecer novamente por mais 50 anos.”

O Que São Áxions e Como Eles Revelam a Matéria Escura

Os áxions foram inicialmente propostos nos anos 1970 como uma solução para o problema CP forte, um enigma da física não relacionado à matéria escura. Essas partículas seriam extremamente leves, sem carga elétrica e abundantes no universo. Posteriormente, percebeu-se que suas propriedades, como a forma como se agrupam e interagem principalmente pela gravidade, as tornavam candidatas à matéria escura. Uma característica crucial é a capacidade de se decompor em fótons em campos magnéticos fortes, tornando-os detectáveis.

Estrelas de nêutrons são locais promissores para buscar áxions, pois sua física intensa deve produzir grandes quantidades deles. Além disso, seus campos magnéticos intensos converteriam alguns em fótons detectáveis. O novo estudo da equipe da UC Berkeley indica que o momento ideal para detectar áxions em torno de uma estrela de nêutrons seria durante seu nascimento, quando uma estrela massiva explode em supernova. Simulações apontam que um fluxo de áxions seria gerado nos primeiros 10 segundos após o colapso da estrela, resultando em um possível sinal de raios gama.

O estudo detalha que um tipo específico de áxion, o áxion da cromodinâmica quântica (QCD), seria detectável por esse método se sua massa fosse superior a 50 micro-elétron-volts, uma fração ínfima da massa de um elétron. A descoberta de áxions teria um impacto profundo na ciência, ajudando a desvendar não só a matéria escura, mas também o problema CP forte, a teoria das cordas e o desequilíbrio entre matéria e antimatéria.

Com a hipótese pronta para ser testada, resta esperar pela próxima supernova. Segundo Safdi: “O melhor cenário para os áxions é o Fermi detectar uma supernova. A chance disso é pequena. Mas se o Fermi visse, seríamos capazes de medir sua massa. Seríamos capazes de medir sua força de interação. Seríamos capazes de determinar tudo o que precisamos saber sobre o áxion, e teríamos muita confiança no sinal porque não há matéria comum que possa criar tal evento.”

O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.