Cientistas da Universidade Johns Hopkins podem ter descoberto uma pista promissora na longa busca para confirmar a existência da matéria escura.
Por anos, os astrônomos se intrigaram com um brilho difuso e fraco de raios gama próximo ao centro da Via Láctea. A fonte dessa luz misteriosa permaneceu incerta, deixando duas possibilidades principais: ela pode ser resultado da colisão de partículas de matéria escura ou de estrelas de nêutrons que giram rapidamente, conhecidas como pulsares milissegundos.
De acordo com um novo estudo publicado em 16 de outubro na Physical Review Letters, ambas as explicações parecem atualmente igualmente plausíveis. Se a radiação gama em excesso não se revelar proveniente de estrelas envelhecidas, pode representar a primeira evidência concreta de que a matéria escura é real.
“A matéria escura domina o universo e mantém as galáxias unidas. É extremamente importante e estamos constantemente pensando em ideias para como poderíamos detectá-la”, disse Joseph Silk, coautor do estudo, professor de física e astronomia na Johns Hopkins e pesquisador no Institut d’Astrophique de Paris e na Université de la Sorbonne. “Os raios gama, e especificamente o excesso de luz que estamos observando no centro de nossa galáxia, podem ser nossa primeira pista.”
Para explorar o mistério, Silk e uma equipe internacional de cientistas usaram modelos avançados de supercomputadores para mapear onde a matéria escura provavelmente estaria situada na Via Láctea, incorporando pela primeira vez a história e evolução inicial da galáxia.
A Via Láctea hoje é um sistema em grande parte autossuficiente, com pouco material entrando ou saindo. No entanto, em seu primeiro bilhão de anos, absorveu numerosas galáxias menores, ricas em matéria escura, que se fundiram para formar sua estrutura. À medida que as partículas de matéria escura se reuniam e se concentravam em direção ao núcleo galáctico, a probabilidade de suas colisões aumentava.
Quando a equipe incluiu essas interações mais realistas em seus modelos, as simulações resultantes corresponderam de perto às observações reais de raios gama feitas pelo Telescópio Espacial Fermi da NASA.
Esses mapas correspondentes completam um triângulo de evidências que sugere que os raios gama em excesso no centro da Via Láctea podem ter origem na matéria escura. Os raios gama provenientes de colisões de partículas de matéria escura produziriam o mesmo sinal e teriam as mesmas propriedades dos observados no mundo real, disseram os pesquisadores — embora isso não seja uma prova definitiva.
A luz emitida por pulsares milissegundos, que são estrelas de nêutrons rejuvenescidas que giram rapidamente, também poderia explicar o mapa de raios gama existente, bem como as medições e assinaturas de sinal. No entanto, essa teoria dos pulsares milissegundos é imperfeita, afirmaram os pesquisadores. Para que esses cálculos funcionem, os pesquisadores têm que assumir que existem mais pulsares milissegundos do que os que já foram observados.
Respostas podem vir com a construção de um novo e enorme telescópio de raios gama chamado Cherenkov Telescope Array. Os pesquisadores acreditam que os dados do telescópio de maior resolução, que tem a capacidade de medir sinais de alta energia, ajudarão os astrofísicos a resolver o paradoxo.
A equipe de pesquisa está planejando um novo experimento para testar se esses raios gama da Via Láctea têm energias mais altas, o que significaria que são pulsares milissegundos, ou são o produto de colisões de matéria escura com energias mais baixas.
“Um sinal claro seria uma prova contundente, na minha opinião,” disse Silk.
No meio tempo, os pesquisadores trabalharão em previsões sobre onde eles devem encontrar matéria escura em várias galáxias anãs selecionadas que circundam a Via Láctea. Uma vez que tenham mapeado suas previsões, poderão compará-las com os dados de alta resolução.
“É possível que vejamos os novos dados e confirmemos uma teoria em detrimento da outra,” disse Silk. “Ou talvez não encontremos nada, caso em que será um mistério ainda maior para resolver.”
Principais Conclusões
- Uma estranha luz de raios gama brilha do coração da Via Láctea, e os cientistas estão trabalhando para descobrir o que a está por trás.
- Uma teoria principal é que as partículas de matéria escura colidem e liberam flashes breves de raios gama que poderiam explicar esse brilho.
- Usando supercomputadores potentes, os pesquisadores recriaram a formação da Via Láctea para prever onde a matéria escura e os sinais de raios gama de tais colisões apareceria.
- Os mapas simulados alinham-se com dados reais de telescópios, sugerindo que o brilho pode realmente vir de interações de matéria escura, embora mais evidências ainda sejam necessárias para confirmá-lo.
