Colaboração do ON com a NASA propõe busca de matéria escura com novos telescópios de raios gama

A Dra. Clarissa Siqueira, pesquisadora adjunta do Observatório Nacional (ON/MCTI), é uma das autoras de um estudo internacional que propõe uma solução para a busca pela matéria escura, a substância invisível que compõe a maior parte da massa do universo. 

Em parceria com a Dra. Maíra Dutra e a Dra. Tonia Venters, ambas cientistas do NASA Goddard Space Flight Center, a Dra. Clarissa investigou como a próxima geração de telescópios espaciais poderá detectar sinais de partículas de matéria escura na escala de massa sub-GeV, conhecidas como matéria escura leve. Por décadas, a ciência buscou por partículas pesadas, mas a falta de resultados conclusivos motivou as três pesquisadoras a mudarem o foco para essas candidatas mais leves, que exigem tecnologias de detecção muito mais precisas.

O estudo foca no chamado "portal vetor-escalar", um modelo que propõe a existência de uma espécie de "ponte” entre a matéria comum e a escura. Segundo a pesquisa, quando as partículas de matéria escura interagem através dessa ponte, elas podem se aniquilar e produzir raios gama, uma forma de luz extremamente energética que telescópios espaciais conseguem captar. Essas interações deixam rastros únicos no espaço, como se fossem "impressões digitais" de luz, que aparecem no formato de linhas monocromáticas ou espectros em formato de "caixa", permitindo que os cientistas identifiquem a massa exata da partícula de matéria escura.

Para encontrar esses sinais raros, a colaboração destaca o potencial de duas futuras missões da NASA: o AMEGO-X e o COSI (Compton Spectrometer and Imager), que tem lançamento previsto para 2027. O telescópio COSI, no qual a Dra. Maíra é colíder do grupo de matéria escura, terá uma resolução de energia sem precedentes (inferior a 1%), o que será fundamental para distinguir a luz vinda da matéria escura de outros processos naturais que ocorrem no centro da nossa galáxia. 

“Nosso trabalho mostrou que essa matéria escura mais leve pode deixar rastros de luz muito específicos no céu, como se fossem impressões digitais coloridas que antes não conseguíamos observar. É como se estivéssemos finalmente construindo uma câmera com a resolução certa para captar esses sinais que estavam escondidos em uma falha de sensibilidade dos nossos aparelhos antigos. Com o lançamento de telescópios, como o COSI, teremos a chance real de identificar essas partículas e entender, de uma vez por todas, do que o nosso universo é feito”, explicou a Dra. Clarissa.

Além da base teórica, as autoras do estudo disponibilizaram para a comunidade científica a implementação do modelo teórico no pacote numérico Hazma, um kit de ferramentas em Python hospedado no GitHub, que permite que outros pesquisadores testem novos modelos e calibrem a sensibilidade de futuros instrumentos espaciais.

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