Um novo estudo , liderado por pesquisadores da Universidade de Cambridge e relatado na revista Physical Review D , sugere que alguns resultados inexplica¡veis ​​do experimento XENON1T na Ita¡lia podem ter sido causados ​​pela energia escura, e não pela matéria escura para a qual o experimento foi projetado detectar.

Eles construa­ram um modelo fa­sico para ajudar a explicar os resultados, que podem ter se originado departículas de energia escura produzidas em uma regia£o do Sol com fortes campos magnanãticos, embora futuros experimentos sejam necessa¡rios para confirmar essa explicação. Os pesquisadores afirmam que seu estudo pode ser um passo importante para a detecção direta da energia escura.

Tudo o que nossos olhos podem ver nos canãus e em nosso mundo cotidiano - de pequenas luas a enormes gala¡xias, de formigas a baleias azuis - representa menos de 5% do universo. O resto estãoescuro. Cerca de 27% ématéria escura - a força invisível que mantanãm as gala¡xias e a teia ca³smica juntas - enquanto 68% éenergia escura, que faz com que o universo se expanda a uma taxa acelerada.

“Apesar de ambos os componentes serem invisa­veis, sabemos muito mais sobre a matéria escura, já que sua existaªncia foi sugerida já na década de 1920, enquanto a energia escura não foi descoberta até1998”, disse o Dr. Sunny Vagnozzi do Instituto Kavli de Cosmologia de Cambridge , o primeiro autor do artigo. “Experimentos em grande escala como o XENON1T foram projetados para detectar diretamente a matéria escura, procurando por sinais de matéria escura 'atingindo' a matéria comum, mas a energia escura éainda mais elusiva.”

Para detectar a energia escura, os cientistas geralmente procuram as interações gravitacionais: a maneira como a gravidade puxa os objetos. E nas escalas maiores, o efeito gravitacional da energia escura érepulsivo, afastando as coisas umas das outras e acelerando a expansão do universo.

Cerca de um ano atrás, o experimento XENON1T relatou um sinal inesperado, ou excesso, sobre o fundo esperado. “Esses tipos de excessos costumam ser casualidades, mas de vez em quando também podem levar a descobertas fundamentais”, disse o coautor,  Dr. Luca Visinelli , dos Laborata³rios Nacionais Frascati, na Ita¡lia. “Exploramos um modelo no qual esse sinal pode ser atribua­do a  energia escura, em vez da matéria escura que o experimento foi originalmente planejado para detectar.”

Na anãpoca, a explicação mais popular para o excesso eram os axions -partículas hipotanãticas extremamente leves - produzidas no sol. No entanto, essa explicação não resiste a s observações, já que a quantidade de axions que seriam necessa¡rios para explicar o sinal XENON1T alteraria drasticamente a evolução de estrelas muito mais pesadas que o Sol, em conflito com o que observamos.

Estamos longe de compreender totalmente o que éa energia escura, mas a maioria dos modelos fa­sicos para a energia escura levaria a  existaªncia de uma chamada quinta força. Existem quatro forças fundamentais no universo, e tudo o que não pode ser explicado por uma dessas forças éa s vezes referido como o resultado de uma quinta força desconhecida.

No entanto, sabemos que a teoria da gravidade de Einstein funciona extremamente bem no universo local. Portanto, qualquer quinta força associada a  energia escura éindesejada e deve ser escondida, ou protegida, quando se trata de escalas pequenas, e são pode operar nas escalas maiores onde a teoria da gravidade de Einstein falha em explicar a aceleração do Universo. Para ocultar a quinta força, muitos modelos de energia escura são equipados com os chamados mecanismos de proteção, que ocultam dinamicamente a quinta força.

Vagnozzi e seus coautores construa­ram um modelo fa­sico, que usava um tipo de mecanismo de triagem conhecido como triagem camalea´nica, para mostrar que aspartículas de energia escura produzidas nos fortes campos magnanãticos do Sol poderiam explicar o excesso de XENON1T.

“Nossa triagem camalea´nica interrompe a produção departículas de energia escura em objetos muito densos, evitando os problemas enfrentados pelos a¡xions solares”, disse Vagnozzi. “Tambanãm nos permite separar o que acontece no Universo local muito denso do que acontece nas escalas maiores, onde a densidade éextremamente baixa.”

Os pesquisadores usaram seu modelo para mostrar o que aconteceria no detector se a energia escura fosse produzida em uma regia£o do Sol chamada taquoclina, onde os campos magnanãticos são particularmente fortes.

“Foi realmente surpreendente que esse excesso pudesse, em princa­pio, ter sido causado pela energia escura em vez da matéria escura”, disse Vagnozzi. “Quando as coisas se encaixam assim, érealmente especial.”

Seus ca¡lculos sugerem que experimentos como o XENON1T, que são projetados para detectar matéria escura, também podem ser usados ​​para detectar energia escura. No entanto, o excesso original ainda precisa ser confirmado de forma convincente. “Primeiro, precisamos saber que isso não foi simplesmente um acaso,” disse Visinelli. “Se o XENON1T realmente visse algo, vocêesperaria ver um excesso semelhante novamente em experimentos futuros, mas desta vez com um sinal muito mais forte”.

Se o excesso foi resultado da energia escura, as próximas atualizações do experimento XENON1T, bem como experimentos com objetivos semelhantes, como LUX-Zeplin e PandaX-xT, significam que seria possí­vel detectar diretamente a energia escura na próxima década.