Planetas inteiros feitos de matéria escura podem adistr Veja como podemos nos descodá-os

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Planetas inteiros feitos de matéria escura podem adistr Veja como
podemos nos descodá-os.
 Impressão artística
do hipotético objeto do Sistema Solar Planeta Nove. (Nagualdesign/Tomruen/Wikimedia Commons)
Podemos não ter encontrado muitos sistemas planetários como o nosso próprio Sistema Solar. Ainda assim, há uma
coisa que eles parecem ter em comum: eles parecem ser feitos de boa e única matéria bariônica comum – você
sabe, o material do qual nosso sistema planetário é feito.
Mas e se houver planetas lá fora que são feitos de outras coisas: partículas fora do Modelo Padrão? E se houver
planetas feitos das coisas misteriosas que chamamos de matéria escura?
Ninguém pode responder a essa pergunta de uma forma ou de outra, pelo menos não com o nosso conhecimento
atual. Mas uma equipe de cientistas liderada pelo físico teórico Yang Bai, da Universidade de Wisconsin-Madison,
queria saber como esses planetas hipotéticos se manifestariam – e se pudéssemos detectá-los se eles são reais.
A resposta curta é sim, se certas condições forem atendidas, e os pesquisadores explicaram o porquê em um artigo
publicado no servidor de pré-impressão arXiv.
Há muitos mistérios marcantes neste nosso universo, mas um dos maiores tem que ser matéria escura. Nós não
sabemos o que é a matéria escura, e não sabemos como ela se parece ou do que é feita. A única coisa que
sabemos com certeza é que a gravidade no Universo está em excesso da quantidade de matéria bariônica.
Uma vez que você tenha respondido por cada galáxia, cada estrela e cada nuvem de poeira à deriva silenciosa e
escura entre as estrelas, ainda há muito mais gravidade do que deveria haver. Não sabemos o que é responsável
por isso, mas chamamos de matéria escura fonte de mistério, e há vários candidatos teóricos que os cientistas estão
investigando.
Em termos gerais, esses candidatos podem ser divididos em duas categorias: partículas únicas e compósitos,
incluindo bolhas macroscópicas de matéria escura, ou Macros, que poderiam ter massas em escala planetária. E,
como Bai e seus colegas explicam: “Um estado macroscópico de matéria escura com sua massa e / ou raio
semelhante aos de um planeta se comportará como um exoplaneta escuro se for limitado a um sistema estelar,
mesmo que a física subjacente do objeto se assemelhe a algo completamente diferente”.
Nossos métodos atuais de detecção de exoplanetas são em grande parte, atualmente, com base no efeito que um
exoplaneta tem na luz de sua estrela hospedeira. Também podemos usar essas informações para medir as
propriedades do exoplaneta.
Um exoplaneta que passa entre nós e sua estrela, uma passagem conhecida como trânsito, fará com que a luz da
estrela divague um pouquinho. Os astrônomos podem medir a profundidade do escurecimento para calcular o raio
do exoplaneta. Os exoplanetas também fazem com que suas estrelas se movam um pouco, à medida que os dois se
movem em torno de um centro de gravidade mútuo, detectáveis em mudanças no comprimento de onda da luz da
estrela. A quantidade de movimento, chamada velocidade radial, pode ser usada para calcular a massa do
exoplaneta.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Planet_nine_artistic_plain.png
https://www.sciencealert.com/weve-never-found-anything-like-the-solar-system-is-it-a-freak-in-space
https://www.sciencealert.com/the-standard-model
https://www.sciencealert.com/dark-matter
https://arxiv.org/abs/2303.12129
https://www.sciencealert.com/from-machos-to-wimps-meet-the-top-five-candidates-for-dark-matter
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2021/07/027/meta
https://arxiv.org/abs/2303.12129
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Animação mostrando como a velocidade radial é medida. (Alysa Obertas/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)
Com essas medições em mãos, podemos calcular a densidade de um exoplaneta e assim determinar como ele é
construído. Uma baixa densidade, como a de Júpiter, implica uma enorme atmosfera de baixa densidade, um
gigante gasoso. Uma densidade mais alta, como a da Terra, implica uma composição rochosa. Geralmente, o
primeiro tem raios maiores e os últimos menores.
De acordo com Bai e seus colegas, isso poderia ser usado para detectar potenciais exoplanetas de matéria escura.
Um exoplaneta de matéria escura pode ter propriedades diferentes do esperado de exoplanetas comuns de
maneiras que desafiam nossa compreensão atual da formação planetária. Você pode ter um exoplaneta mais denso
que o ferro, por exemplo, ou uma tão baixa densidade que sua existência é impossível de explicar.
Atualmente, tais atípicos não foram identificados, mas um cientista pode sonhar.
Além disso, os astrônomos foram capazes de sondar as atmosferas de exoplanetas com base em dados de trânsito.
Eles medem o espectro de luz da estrela durante os trânsitos e a comparam com a luz da estrela normalmente,
procurando comprimentos de onda mais escuros e mais brilhantes.
Isso significa que alguma luz foi absorvida e / ou reemitida por moléculas na atmosfera do exoplaneta; os cientistas
podem analisar esses dados para determinar o que essas moléculas são. Se o espectro de trânsito revelar algumas
anomalias graves, isso pode indicar a presença de um exoplaneta de matéria escura.
Se a velocidade radial sugere que um exoplaneta deve transitar, e então nenhum trânsito é observado, isso poderia
ser uma pista apontando para exoplanetas de matéria escura. E se um mergulho de trânsito, conhecido como curva
de luz, exibir uma forma inesperada, isso também pode ser uma dica.
“Devido à sua pequena, mas não desanimador, força de interação com as partículas do Modelo Padrão, o
exoplaneta da matéria escura pode não ser completamente opaco, tornando uma forma de curva de luz distinguível
da de um exoplaneta comum”, escrevem os pesquisadores.
Bai e seus colegas calcularam como essa curva de luz poderia parecer, estabelecendo as bases simples para uma
análise teórica mais complexa.
Existem várias maneiras de melhorar o trabalho, observa a equipe. Eles só consideraram órbitas circulares, por
exemplo; muitos exoplanetas, no entanto, têm órbitas elípticas, especialmente aquelas que podem ter sido
capturadas na gravidade de uma estrela, como se poderia esperar que os exoplanetas de matéria escura fossem.
Além disso, as propriedades do planeta foram mantidas relativamente simples.
“Mais estudos sobre a formação do exoplaneta do sistema estelar e a captura de exoplanetas do sistema estelar e
captura de exoplanetas de matéria escura ajudariam a elucidar a possibilidade de detectar exoplanetas de matéria
escura e seriam necessários para que os limites fossem definidos na abundância de exoplanetas de matéria escura
se não forem detectados”, concluem os pesquisadores.
O papel está disponível no servidor de preprint arXiv.
https://www.sciencealert.com/the-weirdest-facts-about-jupiter
https://arxiv.org/abs/2303.12129
https://arxiv.org/abs/2303.12129
https://arxiv.org/abs/2303.12129