Algo misterioso ilumina a Via Láctea. Poderia ser matéria escura?

Durante anos, os astrônomos ficaram intrigados com o brilho fraco e difuso dos raios gama perto do centro da Via Láctea. A origem desta luz misteriosa permanece incerta, deixando duas possibilidades principais: poderá ter origem em colisões de partículas de matéria escura ou em estrelas de neutrões em rotação rápida, conhecidas como pulsares de milissegundos.

De acordo com um novo estudo publicado em 16 de outubro Cartas de revisão físicaAmbas as explicações parecem igualmente plausíveis no momento. Se o excesso de radiação gama não vier de estrelas envelhecidas, poderá representar a primeira evidência definitiva de que a matéria escura é real.

“A matéria escura domina o universo e mantém as galáxias unidas. É tão importante que estamos constantemente pensando sobre como detectá-la”, disse Joseph Silk, professor de física e astronomia da Johns Hopkins e pesquisador da Universidade de Paris, Paris. “Os raios gama, especialmente o excesso de luz que observamos no centro da nossa galáxia, podem ser a nossa primeira pista.”

Para investigar o mistério, Silk e uma equipa internacional de cientistas usaram modelos avançados de supercomputadores para mapear onde a matéria escura provavelmente reside na Via Láctea, cobrindo pela primeira vez a história inicial e a evolução da galáxia.

A Via Láctea hoje é em grande parte um sistema independente, com pouca matéria entrando ou saindo. No entanto, durante os seus primeiros mil milhões de anos, absorveu muitas galáxias mais pequenas e ricas em matéria escura para formar a sua estrutura. À medida que as partículas de matéria escura se reuniam e convergiam para o centro galáctico, a probabilidade de colisão aumentava.

Quando a equipe incorporou essas interações mais realistas em seus modelos, as simulações resultantes se aproximaram das observações reais de raios gama feitas pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA.

Estes diagramas correspondentes completam uma tríade de evidências que sugerem que o excesso de raios gama no centro da Via Láctea pode ter origem na matéria escura. Os raios gama provenientes de colisões de partículas de matéria escura produzem o mesmo sinal e têm as mesmas propriedades vistas no mundo real, disseram os investigadores – embora esta não seja uma evidência conclusiva.

A luz emitida por velhas estrelas de nêutrons em rotação rápida – conhecidas como pulsares de milissegundos – também poderia explicar o mapa de raios gama, as medições e a assinatura do sinal existentes. No entanto, os pesquisadores dizem que esta teoria do pulsar de milissegundos é imperfeita. Para que esses cálculos funcionem, os investigadores têm de assumir que existem mais pulsares de milissegundos do que observaram.

As respostas podem vir com a construção de um novo e massivo telescópio de raios gama chamado conjunto de telescópios Cherenkov. Os investigadores esperam que os dados de um telescópio de alta resolução capaz de medir sinais de alta energia ajudem os astrofísicos a quebrar o paradoxo.

A equipa de investigação planeia uma nova experiência para testar se estes raios gama da Via Láctea são de alta energia, o que significa que são pulsares de milissegundos, ou o produto de baixa energia de colisões de matéria escura.

“Um sinal claro seria uma arma fumegante, na minha opinião”, disse Silk.

Enquanto isso, os pesquisadores trabalharão em previsões sobre onde encontrar matéria escura em várias galáxias anãs selecionadas que orbitam a Via Láctea. Depois de mapearem suas previsões, eles poderão compará-las com dados de alta resolução.

“Podemos analisar novos dados e confirmar uma teoria em detrimento de outra”, disse Silk. “Ou talvez não encontremos nada, e nesse caso será um mistério ainda maior a ser resolvido.”

Principais conclusões

• Uma estranha explosão de raios gama brilha no coração da Via Láctea e os cientistas estão tentando descobrir o que está por trás dela.
• Uma teoria importante é que as partículas de matéria escura colidem e emitem breves flashes de raios gama que poderiam explicar este brilho.
• Usando supercomputadores poderosos, os pesquisadores recriaram a formação da Via Láctea e previram onde apareceriam a matéria escura e os sinais de raios gama dessas colisões.
• Os mapas simulados alinham-se com dados reais do telescópio, sugerindo que o brilho pode de facto provir de interações de matéria escura, embora sejam necessárias mais evidências para confirmar isso.