Cientistas realizaram um teste preciso que mostra que a matéria escura segue as mesmas regras físicas da matéria ordinária ao se mover através de poços gravitacionais cósmicos. O estudo, liderado por pesquisadores da Universidade de Genebra, sugere que não há evidências fortes de uma quinta força influenciando a matéria escura. No entanto, uma interação desconhecida mais fraca ainda é possível.
A matéria escura, que compõe cerca de cinco vezes mais massa no universo do que a matéria ordinária, tem intrigado cosmólogos há muito tempo porque não emite nem reflete luz. Um novo estudo da Universidade de Genebra (UNIGE) e colaboradores, publicado em Nature Communications em 2025, fornece um dos testes mais precisos até o momento sobre seu comportamento em escalas cósmicas.
Os pesquisadores investigaram se a matéria escura responde às quatro forças fundamentais conhecidas —gravidade, eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca— ou se uma quinta força adicional poderia afetá-la. Para isso, compararam as velocidades das galáxias, que são predominantemente compostas de matéria escura, com as profundidades dos poços gravitacionais formados por estruturas cósmicas massivas. Esses poços distorcem o espaço-tempo de acordo com a relatividade geral de Einstein, e a matéria ordinária cai neles seguindo as equações de Euler da dinâmica de fluidos.
"Se a matéria escura não estiver sujeita a uma quinta força, então as galáxias —que são em sua maioria feitas de matéria escura— cairão nesses poços como a matéria ordinária, governadas apenas pela gravidade", explicou Camille Bonvin, professora associada no Departamento de Física Teórica da UNIGE e coautora do estudo. "Por outro lado, se uma quinta força atuar sobre a matéria escura, ela influenciará o movimento das galáxias, que então cairão nos poços de forma diferente."
Ao analisar dados cosmológicos modernos, a equipe descobriu que o movimento da matéria escura se alinha com as equações de Euler, espelhando a matéria ordinária. "Nesta etapa, no entanto, essas conclusões ainda não descartam a presença de uma força desconhecida. Mas se tal quinta força existir, ela não pode exceder 7% da força da gravidade —caso contrário, já teria aparecido em nossas análises", disse a autora principal Nastassia Grimm, ex-pesquisadora pós-doutoral da UNIGE agora na Universidade de Portsmouth.
As descobertas, detalhadas no artigo "Comparing the motion of dark matter and standard model particles on cosmological scales" (DOI: 10.1038/s41467-025-65100-8), representam um passo em direção à clarificação do papel da matéria escura na formação do universo. Observações futuras de projetos como o Large Synoptic Survey Telescope (LSST) e o Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) poderiam detectar forças tão fracas quanto 2% da gravidade, potencialmente revelando nova física, de acordo com o coautor Isaac Tutusaus do ICE-CSIC e da Universidade de Toulouse.