Cientistas da Universidade Johns Hopkins podem ter descoberto uma pista promissora na longa busca para confirmar a existência da matéria escura.
Por anos, astrônomos têm se questionado sobre um brilho fraco e difundido de raios gama próximo ao centro da Via Láctea. A origem dessa luz misteriosa permanece incerta, deixando duas possibilidades principais: pode ser resultado da colisão de partículas de matéria escura ou de pulsares milissegundos, estrelas de nêutrons que giram rapidamente.
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, isso poderia 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 significativa e estamos constantemente pensando em ideias sobre como poderíamos detectá-la,” disse o coautor Joseph Silk, professor de física e astronomia na Johns Hopkins e pesquisador no Institut d’Astrophique de Paris e na Universidade Sorbonne. “Os raios gama, e especificamente a luz em excesso que estamos observando no centro de nossa galáxia, poderiam ser nossa primeira pista.”
Para explorar o mistério, Silk e uma equipe internacional de cientistas utilizaram modelos avançados de supercomputador para mapear onde a matéria escura provavelmente estaria localizada na Via Láctea, incorporando pela primeira vez a história e evolução iniciais da galáxia.
A Via Láctea hoje é um sistema quase autocontido, com pouco material entrando ou saindo. No entanto, em seu primeiro bilhão de anos, absorveu inúmeras galáxias menores, ricas em matéria escura, que se fundiram para formar sua estrutura. À medida que as partículas de matéria escura se acumulavam e se concentravam em direção ao núcleo galáctico, a probabilidade de suas colisões crescia.
Quando a equipe incluiu essas interações mais realistas em seus modelos, as simulações resultantes se alinharam de perto com as observações reais de raios gama feitas pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA.
Esses mapas compatíveis complementam um triângulo de evidências que sugerem que os raios gama em excesso no centro da Via Láctea poderiam 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 que os observados no mundo real, disseram os pesquisadores — embora isso não constitua uma prova definitiva.
A luz emitida por pulsares milissegundos, estrelas de nêutrons revitalizadas que giram rapidamente, também poderia explicar o mapa de raios gama existente, medições e assinatura de sinal. No entanto, essa teoria dos pulsares milissegundos é imperfeita, segundo os pesquisadores. Para que esses cálculos funcionem, os pesquisadores precisam supor que existem mais pulsares milissegundos do que os que foram observados.
Respostas podem surgir com a construção de um novo grande 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, significando que são pulsares milissegundos, ou se são o produto de menor energia de colisões de matéria escura.
“Um sinal claro seria uma evidência contundente, na minha opinião,” disse Silk.
Enquanto isso, os pesquisadores continuarão trabalhando em previsões sobre onde deveriam encontrar matéria escura em várias galáxias anãs selecionadas que orbitam a Via Láctea. Depois de mapear suas previsões, poderão compará-las com os dados de alta resolução.
“É possível que vejamos os novos dados e confirmemos uma teoria em vez da outra,” disse Silk. “Ou talvez não encontremos nada, nesse caso, será um mistério ainda maior a ser resolvido.”
Principais Conclusões
- Um brilho estranho de luz de raios gama brilha do coração da Via Láctea, e os cientistas estão trabalhando para descobrir o que está por trás disso.
- Uma teoria principal é que partículas de matéria escura colidem e liberam breves flashes de raios gama que poderiam explicar esse brilho.
- Usando supercomputadores poderosos, os pesquisadores recriaram a formação da Via Láctea para prever onde sinais de raios gama da colisão de matéria escura apareciam.
- Os mapas simulados se alinham com dados reais de telescópios, sugerindo que o brilho pode realmente vir das interações da matéria escura, embora mais evidências ainda sejam necessárias para confirmá-lo.
