matéria escura

Matéria Escura

Jardel Caminha Carvalho Cestari - 143717

O que é matéria escura?

Matéria que não interage através da força eletromagnética.

Primeiros indíciosFritz Zwicky – 1933

Observou o

aglomerado de Coma.

A presença do gás quente intergaláctico emitindo raios-X ( ) só

é possível graças à matéria escura.

Aplicando as equações de equilíbrio hidrostático e de gás ideal, se obtêm uma

estimativa igual para a massa do aglomerado.

Vera Rubin – 1970

Galáxia M31.

Linhas de emissão de gás

ionizado.

As suas medidas foram corroboradas mais tarde.

A maioria das galáxias têm curvas de rotação diferentes do esperado.

A observação das lentes gravitacionais permite a detecção

de massa de um modo direto.

As medidas feitas desse modo estão em

concordância com as medidas da velocidade

de órbita.

Hubble Telescope – Abell 1689

Também foi observado que a maioria dos aglomerados têm uma concentração de matéria escura

semelhante ao de Coma.

Gravitação Modificada

Ex.: Modified Newtonian Dynamics (MOND)

Correções à Lei da Gravitação de Newton à grandes distâncias.

Hipótese refutada pelas observações.

Bullet Cluster:

Distribuição de matéria escura (azul) e gás intergaláctico (vermelho).

Hubble Space Telescope composite image - galaxy cluster Cl 0024 17

O que seria a matéria escura?

• Matéria escura bariônica – Massive Compact Halo Objects (MACHOS)

Observações de efeitos de MACHOS (lentes gravitacionais) nas estrelas da Grande Nuvem de Magalhães mostraram que, no máximo, 20% da massa do nosso halo pode ser devido à eles.

O estudo da nucleossíntese do Big Bang prediz que apenas uma pequena parte da matéria do universo é bariônica.

Anãs brancas, anãs marrons, buracos negros.

Matéria escura não-bariônica

• Matéria escura quente – partículas que se movem ultra relativisticamente.

• Matéria escura morna – partículas que se movem relativisticamente.

• Matéria escura fria – partículas que se movem não relativisticamente.

Matéria Escura Quente

Candidatos mais cotados: neutrinos.

Em princípio os neutrinos poderiam explicar toda a matéria escura, se tivessem uma massa de 4 eV.

Porém a matéria escura quente não explica as inomogeneidades da radiação cósmica de fundo.

Precisamos de matéria escura fria, ou morna.

Matéria Escura Morna

Neutrinos estéreis.

Partículas hipotéticas presentes em algumas extensões do modelo padrão de interações de partículas.

São neutrinos destros e anti-neutrinos canhotos.

Interagem apenas através da interação gravitacional.

Seriam mais massivos que neutrinos normais.

Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND)

- Observou a oscilação de antineutrinos do múon para antineutrinos do elétron.

- Essa oscilação de dois sabores requer que exista o neutrino estéril.

- Resultado está sendo retestado pelo MiniBooNE, no Fermilab.

- Até agora, nenhuma oscilação desse tipo foi encontrada, refutando o LSND.

Matéria Escura FriaCandidatos mais cotados: WIMPs.

(Weakly Interacting Massive Particles)

Algumas extensões do Modelo Padrão, e a maioria das teorias de cordas, propõem uma simetria entre bósons e férmions, a supersimetria (SUSY).

Essa simetria seria quebrada, e os superparceiros muito mais pesados que as particulas normais.

O superparceiro mais leve pode ser o gravitino, um sneutrino ou um dos neutralinos (quatro autoestados de massa da mistura fotino, zino e higgsino).

Cryogenic Dark Matter Search (CDMS)

- Se WIMPs existem, bilhares devem atravessar a terra a cada segundo.

- O CDMS tenta detectá-los, utilizando detectores de germânio e silício, na Soudan Mine, em Minnesota.

- A temperatura de milikelvins permitiria medir a ionização e a excitação de fônons.

- Nenhuma interação foi registrada.

Bibliografia

• Barbara Ryden – Introduction to Cosmology.

• http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter

• "Some Theories Win, Some Lose". NASA, using the WMAP dataset

• NASA Chandra X-ray Observatory (August 21, 2006). "NASA Finds Direct Proof of Dark Matter". Press release.