O Enigma da Matéria Escura no Universo

Resumo

A natureza da matéria escura é uma das maiores questões em aberto da cosmologia contemporânea. De acordo com o modelo cosmológico padrão \LambdaCDM, a interpretação dos dados observacionais indica que 29% da densidade de energia do universo se encontra em forma de matéria, mas apenas 1/6 desta quantidade é matéria bariônica. Como candidatos a matéria escura não bariônica foram propostas partículas elementares hipotéticas, mas nenhuma dessas partículas foi encontrada até hoje. No entanto, as observações recentes de ondas gravitacionais, de microlentes e do telescópio espacial James Webb indicam uma nova direção para a solução do enigma da natureza da matéria escura. Transições de fase no universo primordial causam uma abrupta queda da pressão da matéria relativística e possibilitam o colapso gravitacional de flutuações de densidade preexistentes. Quatro transições de fase são consideradas, o desacoplamento dos bósons W e Z, duas transições quark-hádron e o aniquilamento elétron-pósitron. A queda da pressão nesses momentos resulta na formação de buracos negros primordiais com massas em torno de 10^{-5} M_{\odot}, 1M_{\odot}, 30 M_{\odot} e 10^{6} M_{\odot}. Nesse cenário, a quantidade total da matéria escura não bariônica do universo poderia ser atribuída a buracos negros primordiais.