Uma das maiores ideias da física éa possibilidade de que todas as forças,partículas e interações conhecidas possam ser conectadas em uma estrutura. A teoria das cordas ésem daºvida a proposta mais conhecida para uma "teoria de tudo" que uniria nossa compreensão do universo fa­sico.

Apesar de ter muitas versaµes diferentes da teoria das cordas circulando pela comunidade de física por décadas, houve muito poucos testes experimentais. Os astrônomos que usam o Observatório de Raios-X Chandra da NASA, no entanto, deram um passo significativo nessa área.

Pesquisando atravanãs de aglomerados de gala¡xias, as maiores estruturas do universo mantidas juntas pela gravidade, os pesquisadores conseguiram caçar uma parta­cula especa­fica que muitos modelos da teoria das cordas preveem que deveriam existir. Embora a não detecção resultante não descarte completamente a teoria das cordas, ela causa um golpe em certos modelos dessa familia de ideias.

"Atérecentemente, eu não tinha ideia do quanto os astrônomos de raios X traziam para a mesa quando se trata da teoria das cordas, mas podera­amos desempenhar um papel importante", disse Christopher Reynolds, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, que liderou o projeto. estude. "Se essaspartículas forem detectadas, isso mudara¡ a física para sempre".

A parta­cula que Reynolds e seus colegas estavam procurando échamada de "axia£o". Essaspartículas ainda não detectadas devem ter massas extraordinariamente baixas. Os cientistas não sabem a faixa exata de massa, mas muitas teorias apresentam massas axiais que variam de cerca de um milionanãsimo da massa de um elanãtron a zero massa. Alguns cientistas pensam que axions poderiam explicar o mistério da matéria escura, responsável pela grande maioria da matéria no universo.

Uma propriedade incomum dessaspartículas de massa ultra baixa seria que elas a s vezes se convertem em fa³tons (isto anã, pacotes de luz) a  medida que passam atravanãs de campos magnanãticos. O oposto também pode ser verdadeiro: os fa³tons também podem ser convertidos em axions sob certas condições. A frequência com que essa opção ocorre depende da facilidade com que eles fazem essa conversão, em outras palavras, de sua "conversibilidade".

Alguns cientistas propuseram a existaªncia de uma classe mais ampla departículas de massa ultra baixa com propriedades semelhantes a s axiaµes. Os axiaµes teriam um aºnico valor de conversibilidade em cada massa, mas as "parta­culas semelhantes a axa´nios" teriam um intervalo de conversibilidade na mesma massa.

"Embora possa parecer um tiro no escuro procurarpartículas minaºsculas como axa´nios em estruturas gigantescas como aglomerados de gala¡xias , na verdade são a³timos lugares para procurar", disse o coautor David Marsh, da Universidade de Estocolmo, na Suanãcia. "Os aglomerados de gala¡xias contem campos magnanãticos em distâncias gigantes e também frequentemente contem fontes de raios-X brilhantes. Juntas, essas propriedades aumentam as chances de que a conversão departículas semelhantes a axa´nios seja detecta¡vel".

Para procurar sinais de conversão porpartículas semelhantes a axa´nios, a equipe de astrônomos examinou durante cinco dias as observações Chandra dos raios X do material caindo em direção ao buraco negro supermassivo no centro do aglomerado de gala¡xias Perseus. Eles estudaram o espectro Chandra, ou a quantidade de emissão de raios-X observada em diferentes energias dessa fonte. A longa observação e a brilhante fonte de raios-X deram um espectro com sensibilidade suficiente para mostrar distorções que os cientistas esperavam separtículas do tipo axa´nio estivessem presentes.

A falta de detecção de tais distorções permitiu que os pesquisadores descartassem a presença da maioria dos tipos departículas semelhantes a axa´nios na faixa de massa a s quais suas observações eram sensa­veis, abaixo de um milionanãsimo de bilionanãsimo de bilionanãsimo da massa de um elanãtron.

"Nossa pesquisa não descarta a existaªncia dessaspartículas, mas definitivamente não ajuda no caso delas", disse a co-autora Helen Russell, da Universidade de Nottingham, no Reino Unido. "Essas restrições investigam o leque de propriedades sugeridas pela teoria das cordas e podem ajudar os teóricos das cordas a eliminar suas teorias".

O resultado mais recente foi cerca de três a quatro vezes maissensíveldo que a melhor pesquisa anterior departículas semelhantes a axion, provenientes das observações de Chandra do buraco negro supermassivo em M87. Este estudo de Perseus também écerca de cem vezes mais poderoso do que as medições atuais que podem ser realizadas em laboratórios aqui na Terra para a faixa de massas que eles consideraram.

Claramente, uma possí­vel interpretação deste trabalho éque não existempartículas semelhantes a axa´nios. Outra explicação éque aspartículas tem valores de conversibilidade ainda mais baixos do que o limite de detecção desta observação e menores do que alguns fa­sicos esperavam. Eles também poderiam ter massas mais altas do que sondadas com os dados do Chandra.