Novo modelo sugere separação ultrarrelativística da matéria escura no início do Universo

Em janeiro de 2026, a prestigiada revista Physical Review Letters publicou um estudo que redefine as perspectivas cosmológicas sobre a gênese da matéria escura. Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Minnesota, em Twin Cities, em colaboração com a Universidade Paris-Saclay, introduziu um modelo inovador. Segundo a proposta, a matéria escura pode ter se dissociado do Universo primordial em um estado ultrarrelativístico, frequentemente descrito como "fervente", conseguindo, no entanto, resfriar-se a tempo de atingir a temperatura necessária para a formação da matéria escura fria.

Esta nova investigação coloca em xeque o dogma científico de que a matéria escura deveria obrigatoriamente estar em um estado frio no momento de seu "congelamento" durante a era do reaquecimento pós-inflacionário. Tradicionalmente, a exigência de uma matéria escura fria baseava-se na observação de que a matéria escura quente, similar aos neutrinos de baixa massa, tende a suprimir o desenvolvimento das estruturas de grande escala do cosmos. O professor Keith Olive, da Universidade de Minnesota, tem sido uma voz ativa ao destacar essa limitação específica relacionada à inibição da evolução estrutural galáctica.

Steven Henrich, autor principal e doutorando na Escola de Física e Astronomia da Universidade de Minnesota, esclareceu um ponto fundamental: embora a matéria escura precise ser fria para permitir o agrupamento gravitacional, o novo estudo refuta a necessidade de uma fase fria inicial no instante exato da separação primordial. Através de uma análise detalhada dos mecanismos de produção de matéria escura em períodos de alta energia após a inflação, a equipe demonstrou que a separação ultrarrelativística oferece uma janela temporal suficiente para o resfriamento antes do início da formação das estruturas cósmicas, respeitando todas as restrições observacionais vigentes.

O coautor Yann Mambrini, professor na Universidade Paris-Saclay, enfatizou que esta pesquisa abre uma nova janela para o estudo de um período da história universal extremamente próximo ao Big Bang, vinculando as propriedades da matéria escura à física do reaquecimento. Os cálculos teóricos indicam que a matéria escura com massa superior a alguns milhares de elétron-volts (eV) seria capaz de resfriar até aproximadamente um elétron-volt na época em que as estruturas cósmicas começaram a crescer. Este dado está em plena conformidade com as rigorosas limitações impostas por levantamentos galácticos e medições da radiação cósmica de fundo, expandindo o espaço de parâmetros para modelos como WIMP e FIMP.

Este avanço teórico, que contou com o apoio do programa Horizonte 2020 da União Europeia através de uma bolsa Marie Skłodowska-Curie, aguarda agora por validações empíricas. Os cientistas já planejam testes futuros que envolverão aceleradores de partículas, experimentos subterrâneos de dispersão e o uso de sondas astrofísicas para verificar a hipótese da separação ultrarrelativística. A pesquisa propõe uma visão muito mais flexível do Universo primitivo, sugerindo que o caótico período de reaquecimento desempenha um papel muito mais determinante nas características finais da matéria escura do que a ciência supunha anteriormente.