Universo pode conter planetas feitos de matéria escura

Em um artigo publicado semana passada no servidor de pré-impressão arXiv, uma equipe de cientistas liderada pelo físico teórico Yang Bai, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos EUA, descreve a hipótese da existência de planetas totalmente feitos de matéria escura.

O estudo propõe que muitos sistemas solares espalhados pelo Universo podem não ter sido identificados pelos astrônomos simplesmente por não serem formados de matéria comum, mas, sim, dessa substância tão misteriosa.

Bai e sua equipe analisaram como esses planetas hipotéticos se manifestariam e sugeriram quais as condições ideais para que fôssemos capazes de detectá-los – caso existissem.

O que é matéria escura?

Ninguém sabe o que é a matéria escura nem como ela se parece ou do que é feita. A única coisa da qual se tem certeza é que a gravidade no Universo não corresponde à quantidade de matéria bariônica (como é chamada a matéria comum).

Mesmo que se contabilize cada galáxia, cada estrela e cada nuvem de poeira à deriva silenciosa entre as estrelas, ainda há muito mais gravidade do que, de fato, deveria haver. E o que é responsável por isso? Não sabemos, mas damos a essa fonte misteriosa o nome de matéria escura.

Por enquanto, não existe uma resposta que seja completamente satisfatória a respeito do que é constituída a matéria escura. Os físicos, no entanto, têm algumas hipóteses.

A primeira delas envolve estrelas anãs marrons e buracos negros primordiais. São objetos de dimensões planetárias, dotados de massas enormes e de detecção quase impossível. Alguns pesquisadores acreditam que esses corpos possam ser a melhor explicação para a matéria escura.

Outra corrente fala sobre os neutrinos inertes, um tipo hipotético de partículas muito mais massivas que os neutrinos amplamente conhecidos. Teoricamente, os neutrinos inertes não interagem com quaisquer das forças presentes no modelo-padrão, mas apenas através da gravidade.

Como encontrar esses planetas, caso eles existam

Nossos métodos atuais de detecção de exoplanetas são baseados, em sua maioria, no efeito que um corpo planetário tem sobre a luz de sua estrela hospedeira. Também é possível usar essas informações para medir as propriedades do objeto.

Um exoplaneta que passa entre sua estrela e o observador – uma passagem conhecida como trânsito – faz com que a luz da estrela diminua um pouco. Os astrônomos podem medir a profundidade do escurecimento para calcular o raio do exoplaneta. 

Conforme um exoplaneta e sua estrela hospedeira se movem em torno de um centro de gravidade mútuo, isso faz com que os astrônomos possam avaliar a quantidade de movimento estelar, chamada velocidade radial, que pode ser usada para calcular a massa do exoplaneta.

Com essas medições em mãos, pode-se calcular a densidade do exoplaneta e, assim, determinar como ele é construído. Uma baixa densidade, como a de Júpiter, implica uma atmosfera enorme e de baixa densidade, um gigante gasoso. Por sua vez, uma densidade mais alta, como a da Terra, implica uma composição rochosa. Geralmente, o primeiro tem raio maior, e o segundo, menor.

Segundo Bai e seus colegas, isso também poderia ser usado para detectar potenciais exoplanetas de matéria escura. 

Um exoplaneta de matéria escura pode ter propriedades diferentes do que o esperado dos exoplanetas comuns de maneiras que desafiam nossa compreensão atual da formação planetária. Pode haver um exoplaneta mais denso que o ferro, por exemplo, ou outro de densidade tão baixa que sua existência é impossível de explicar.

Também é possível sondar atmosferas de exoplanetas com base em dados de trânsito. Os cientistas medem o espectro de luz da estrela durante os trânsitos e o comparam com a luz da estrela normalmente, procurando comprimentos de onda mais fracos e brilhantes. Isso quer dizer que alguma luz foi absorvida e/ou reemitida por moléculas na atmosfera do exoplaneta. 

Assim, os cientistas podem analisar esses dados para determinar quais são essas moléculas. Se o espectro de trânsito revelar algumas anomalias graves, isso poderia 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 também 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, pode ser outro indício.

A equipe diz haver várias maneiras pelas quais o trabalho pode ser melhorado. Eles consideraram apenas 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.