Cientistas criaram um código para investigar o colapso dos halos de matéria negra a partir de um computador portátil

A matéria negra é o material invisível que os astrónomos encontram constantemente. Não a podemos ver, mas podemos ver a sua atração no movimento das galáxias e no agrupamento do Universo. A gravidade da matéria negra é basicamente o andaime em que tudo o resto se apoia.

Uma grande incógnita é saber se a matéria negra é completamente independente ou se pode ocasionalmente colidir consigo própria. Assim, os físicos do Perimeter Institute, James Gurian e Simon May, testaram esta ideia com uma nova simulação, e os resultados foram bastante surpreendentes.

Como é que a matéria negra entra em colapso

A matéria escura em auto-interação continuaria a ignorar a matéria normal (sem luz ou fricção de gás), mas as suas próprias partículas poderiam colidir umas com as outras e distribuir energia. E como as galáxias vivem dentro de halos de matéria escura, essa distribuição pode remodelar o núcleo do halo.

“A matéria escura forma aglomerados relativamente difusos que, ainda assim, são muito mais densos do que a densidade média do Universo”, disse Gurian. “A Via Láctea e outras galáxias vivem nestes halos de matéria escura”.

O curioso é como, num sistema gravitacional, a perda de energia pode fazer com que o centro aqueça, em vez de arrefecer.

“Existe esta matéria negra auto-interativa que transporta energia e que tende a transportá-la para o exterior nestes halos”, explicou Gurian. "Isto faz com que o núcleo interno aqueça e se torne muito denso à medida que a energia é transportada para fora".

A esta compressão descontrolada dá-se o nome de colapso gravotérmico.

Se tal colapso ocorrer, poderá deixar pistas sobre a estrutura das galáxias e, nalguns cenários, poderá mesmo contribuir para a formação de buracos negros. Mas a física encontra-se num meio-termo complicado, onde as colisões não são nem raras nem constantes, que é precisamente onde os modelos anteriores tinham dificuldades.

Uma simulação à escala de um computador portátil

A parte mais complicada aqui é o meio-termo, pois é aqui que se encontra o estrangulamento.

Gurian resumiu o velho problema explicando que uma das abordagens é uma simulação de corpos N, que funciona muito bem quando a matéria negra não é muito densa e as colisões são pouco frequentes.

“A outra abordagem é uma abordagem suave, que funciona quando a matéria escura é muito densa e as colisões são frequentes”, explicou. "Mas para a fase intermédia, não havia um bom método.

É isto que o novo código dos cientistas pretende resolver: a fase intermédia é o alvo principal.

O software, chamado KISS-SIDM, foi concebido para ligar estes regimes de forma rápida e mais precisa do que os atalhos habituais, explicaram os investigadores.

“Este código é mais rápido e pode ser executado num computador portátil”, disse Gurian, acrescentando que o resultado é que testar ideias sobre a matéria negra tem menos a ver com aceder a supercomputadores e mais com fazer perguntas mais inteligentes. O KISS-SIDM, disse ele, torna-o prático.

Referências da notícia

- Core Collapse Beyond the Fluid Approximation: The Late Evolution of Self-Interacting Dark Matter Halos, published in Physical Review Letters, noviembre 2025.