Os cientistas da Johns Hopkins podem ter descoberto uma pista promissora no longo esforço para confirmar a existência de matéria escura.
Durante anos, os astrónomos ficaram intrigados com o brilho fraco mas generalizado dos raios gama perto do centro da Via Láctea. A fonte desta luz misteriosa permanece incerta, com duas possibilidades principais: pode ter origem em colisões de partículas de matéria escura ou em estrelas de neutrões em rotação rápida, chamadas pulsares de milissegundos.
De acordo com artigo publicado em 16 de outubro em Cartas de revisão físicaestas duas explicações parecem atualmente igualmente razoáveis. Se o excesso de radiação gama não vier de estrelas envelhecidas, poderá representar a primeira evidência concreta de que a matéria escura é real.
“A matéria escura domina o Universo e mantém as galáxias unidas. Os seus efeitos são tão significativos que temos tentado desesperadamente descobrir como detectá-la,” disse o co-autor Joseph Silk, professor de física e astronomia na Universidade Johns Hopkins e investigador no Instituto de Astronomia e na Universidade Sorbonne, em Paris. “Os raios gama, especificamente o excesso de luz que observamos no centro da Via Láctea, podem ser a nossa primeira pista.”
Para explorar este mistério, Silk e uma equipa internacional de cientistas usaram modelos avançados de supercomputadores para mapear onde é mais provável que a matéria escura exista na Via Láctea, incorporando pela primeira vez a história inicial e a evolução da Via Láctea.
A Via Láctea de hoje é essencialmente um sistema independente, onde quase nenhuma matéria entra ou sai. No entanto, durante os seus primeiros mil milhões de anos, absorveu muitas galáxias mais pequenas e ricas em matéria escura, que se fundiram para formar a sua estrutura. À medida que as partículas de matéria escura se reúnem e se concentram no núcleo galáctico, a probabilidade de colisão aumenta.
Quando a equipe incorporou essas interações mais realistas no modelo, as simulações resultantes corresponderam estreitamente às observações reais de raios gama feitas pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA.
Estes mapas correspondentes completam um conjunto de evidências que sugerem que o excesso de raios gama no centro da Via Láctea pode ter origem na matéria escura. Os investigadores afirmam que os raios gama produzidos por colisões de partículas de matéria escura produzem o mesmo sinal e têm as mesmas propriedades que os observados no mundo real, embora isto não seja uma evidência clara.
A luz de antigas estrelas de nêutrons rejuvenescidas e girando rapidamente, chamadas pulsares de milissegundos, também poderia explicar os mapas, medições e assinaturas de sinais de raios gama existentes. No entanto, os pesquisadores dizem que esta teoria do pulsar de milissegundos não é perfeita. Para que estes cálculos funcionassem, os investigadores tiveram que assumir que havia mais pulsares de milissegundos do que observaram.
A resposta pode ser construir um enorme novo telescópio de raios gama chamado Cherenkov Telescope Array. Os pesquisadores acreditam que os dados de telescópios de alta resolução com capacidade de medir sinais de alta energia ajudarão os astrofísicos a resolver este paradoxo.
A equipe está planejando um novo experimento para testar se esses raios gama da Via Láctea são de energia mais alta, o que significa que são pulsares de milissegundos, ou se são produtos de energia mais baixa de colisões de matéria escura.
“Um sinal claro seria a prova definitiva, na minha opinião”, disse Silk.
Entretanto, os investigadores trabalharão para prever onde a matéria escura deverá ser encontrada em algumas galáxias anãs selecionadas que orbitam a Via Láctea. Depois de mapearem suas previsões, eles poderão compará-las com dados de alta resolução.
“É possível que vejamos novos dados e confirmemos uma teoria, mas não outra”, disse Silk. “Ou talvez não encontremos nada e, nesse caso, será um mistério ainda maior para resolver.”
Pontos principais
- Uma estranha luz de raios gama é emitida do centro da Via Láctea e os cientistas estão trabalhando para descobrir os segredos por trás dela.
- Uma teoria importante é que as partículas de matéria escura colidem e liberam breves flashes de raios gama, o que poderia explicar o brilho.
- Os pesquisadores usaram supercomputadores poderosos para reconstruir a formação da Via Láctea e prever onde apareceriam a matéria escura e os sinais de raios gama dessas colisões.
- Os mapas simulados são consistentes com dados reais do telescópio, sugerindo que o brilho pode de facto vir de interações de matéria escura, embora ainda sejam necessárias mais evidências para confirmar.
