Matéria escura: núcleo da Terra impõe limite inédito

Matéria escura: núcleo da Terra impõe limite inédito — A solidez do núcleo terrestre acaba de ganhar novo papel científico: transformar-se em “termômetro cósmico” capaz de restringir quanto calor as partículas de matéria escura podem gerar sem derretê-lo.

Em artigo divulgado na quinta-feira (9) no periódico Physical Review D, pesquisadores demonstram que qualquer aquecimento superior a 3,4 terawatts (TW) provocaria a fusão parcial do núcleo interno, fenômeno que nunca foi observado em dados sísmicos.

Matéria escura: núcleo da Terra impõe limite inédito

O estudo parte da hipótese de que partículas de matéria escura, capturadas pela gravidade do planeta, se acumulem no centro e se aniquilem, liberando calor. Caso a taxa de aniquilação fosse alta, criaria-se o chamado “inferno escuro”, capaz de liquefazer porções substanciais do núcleo. A ausência desse efeito fornece o limite mais rigoroso já calculado para a energia injetada por tais partículas.

Até hoje, estimativas se baseavam no fluxo de calor que chega à superfície, permitindo valores entre 20 TW e 44 TW. Ao utilizar o próprio interior terrestre, o novo método aumenta a sensibilidade entre seis e 13 vezes, reduzindo drasticamente o espaço de parâmetros para as candidatas a matéria escura conhecidas como WIMPs.

Os autores criaram o modelo computacional DarkInferno, escrito em Python, que resolve a equação do calor para planetas rochosos. Alimentado com medições reais—condutividade térmica de 100 W/m/K e temperatura de 5.500 K na fronteira do núcleo—o software simulou cenários de densidade e interação das partículas até atingir equilíbrio térmico em cerca de um bilhão de anos.

Segundo o trabalho, para massas superiores a 10 gigaelétron-volts (GeV), praticamente todo o calor gerado permanece confinado no núcleo interno, potencializando o risco de fusão. O fato de nada disso ter sido detectado por observatórios sísmicos torna a própria Terra um detector natural silencioso, onde a falta de calor extra fala mais alto que qualquer sinal direto.

De acordo com a American Physical Society, que publica o Physical Review D, a estratégia de usar dados geofísicos internos inaugura um novo caminho para a física de partículas ao dispensar equipamentos complexos e explorar restrições “grátis” oferecidas pela natureza.

As conclusões também impactam experimentos subterrâneos dedicados à busca por matéria escura: se as interações fossem mais fortes que o novo teto de 3,4 TW, o núcleo já teria derretido, obrigando pesquisadores a revisar modelos e expectativas de detecção.

No futuro, o DarkInferno poderá ser aplicado a outros planetas e exoplanetas, ampliando a investigação sobre a composição invisível que representa mais de 80 % do Universo.

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Crédito da imagem: Pedro Spadoni via ChatGPT/Olhar Digital