O mistério centenário da matéria escura – considerada a cola invisível que mantém as galáxias unidas – acaba de receber uma pista moderna.
Os cientistas dizem que podem estar mais perto de confirmar o brilho fraco que emana do seu centro, já que novas simulações sugerem a existência do material indescritível. Via Láctea poderia ser a tão procurada assinatura da matéria escura.
Os resultados da pesquisa mostram Matéria escura perto do centro da Via Láctea pode não formar uma esfera perfeita, como os cientistas há muito pensam. Em vez disso, parece plano, quase em forma de ovo, uma forma que se assemelha muito ao padrão de misteriosos raios gama observados pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA.
Isto se baseia na pesquisa de 2008, quando Fermi descobriu pela primeira vez o brilho nebuloso e generalizado Luz de alta energia perto do núcleo da Via Lácteaestendendo-se por cerca de 7.000 anos-luz. O sinal é muito mais brilhante do que os modelos existentes podem explicar.
Alguns cientistas sugeriram que esses raios podem ser subprodutos de partículas invisíveis de matéria escura chamadas partículas de interação fraca (abreviatura de Weakly Interacting Large Particles) colidem entre si e aniquilam-se. Outros pensam que vêm de restos de estrelas que giram rapidamente, chamadas pulsares de milissegundos – estrelas de nêutrons antigas e que giram rapidamente. emitir feixe de radiação Como um farol cósmico.
A teoria do pulsar faz sentido porque o brilho dos raios gama parece plano e convexo, muito parecido com o da Via Láctea. A região central repleta de estrelas. Se a matéria escura estivesse escondida atrás do brilho, os cientistas esperariam que surgissem padrões mais suaves e arredondados.
Muru e sua equipe decidiram testar as duas ideias. Eles usaram supercomputadores poderosos para reconstruir a formação da Via Láctea, incluindo colisões violentas e fusões com galáxias menores ao longo de bilhões de anos. Os investigadores descobriram que estes eventos violentos deixaram “impressões digitais” profundas na forma como a matéria escura é distribuída no núcleo da Via Láctea.
Quando esta história complexa é levada em conta, os halos simulados de matéria escura não parecem mais esféricos. O novo estudo relata que ele exibe uma forma plana, semelhante a um ovo, que corresponde ao padrão de emissão de raios gama observado pelo Fermi.
“Mostramos que a matéria escura também tem esta forma plana”, disse Muru. “Portanto, corresponde ao excesso (de raios gama) melhor do que o esperado anteriormente.”
A descoberta sugere que a matéria escura ainda pode ser um forte concorrente por trás do misterioso brilho da Via Láctea. Mas os investigadores dizem que isto não exclui completamente a existência de pulsares. As duas possibilidades são agora “em grande parte indistinguíveis”, concluiu a equipe.
Se o excesso for de fato causado por colisões de matéria escura, isso marcaria a primeira evidência indireta de que existem partículas de interação fraca, o principal candidato à matéria escura.
No final da década de 2020, o Observatório Cherenkov Telescope Array (CTAO) começou a varrer o céu a partir dos seus locais gémeos no Chile e em Espanha. Os investigadores dizem que a instalação será capaz de observar raios gama com uma resolução muito mais elevada do que a do Fermi, o que poderá ajudá-los a distinguir entre uma população de pulsares de maior energia e partículas de matéria escura aniquiladoras de menor energia.
Muru acrescentou que ambas as possibilidades poderiam ser testadas através de observações de raios gama de galáxias anãs mais pequenas que orbitam a Via Láctea, que também contêm matéria escura densa nos seus núcleos.
“É aí que queremos medir o sinal”, disse Muru. “Estamos realmente ansiosos por essas observações.”
Os cientistas estão convencidos de que a matéria escura existe. A busca para detectá-lo continua sendo um dos desafios mais frustrantes e emocionantes da física moderna.
“Por alguma razão ainda não conseguimos descobrir isso”, disse Muru. “Acho que o mistério torna tudo ainda mais interessante.”
Os resultados estão detalhados em Papel Publicado na revista Physical Review Letters em 16 de outubro.
