Algo misterioso está iluminando a Via Láctea. Poderia ser matéria escura?

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

De acordo com um novo estudo publicado em 16 de outubro em Cartas de revisão físicaambas as explicações parecem atualmente igualmente plausíveis. 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. É extremamente importante e estamos constantemente pensando desesperadamente em ideias sobre como poderíamos detectá-la”, disse o co-autor Joseph Silk, professor de física e astronomia na Johns Hopkins e pesquisador no Insitut d’Astrophyque de Paris e na Universidade Sorbonne. “Os raios gama, e especificamente o excesso de luz que observamos no centro da nossa galáxia, podem ser a nossa primeira pista.”

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

A Via Láctea hoje é um sistema predominantemente autônomo, com pouca entrada ou saída de material. No entanto, nos seus primeiros mil milhões de anos, absorveu numerosas 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 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 se aproximaram das observações reais de raios gama feitas pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA.

Estes mapas 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 produziriam o mesmo sinal e teriam as mesmas propriedades que os observados no mundo real, disseram os pesquisadores – embora não seja uma prova definitiva.

A luz emitida por velhas estrelas de nêutrons revigoradas que giram rapidamente – chamadas pulsares de milissegundos – também poderia explicar o mapa de raios gama existente, as medições e a assinatura do sinal. Mas esta teoria do pulsar de milissegundos é imperfeita, disseram os pesquisadores. Para que esses cálculos funcionem, os pesquisadores precisam assumir que existem mais pulsares de milissegundos do que observaram.

As respostas podem vir com a construção de um enorme novo telescópio de raios gama chamado Cherenkov Telescope Array. Os investigadores acreditam que os dados do telescópio de maior resolução, que tem capacidade para medir sinais de alta energia, ajudarão os astrofísicos a quebrar o paradoxo.

A equipa de investigação está a planear uma nova experiência para testar se estes raios gama da Via Láctea têm energias mais elevadas, o que significa que são pulsares de milissegundos, ou se são o produto de menor energia de colisões de matéria escura.

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

Entretanto, os investigadores trabalharão em previsões sobre onde deverão encontrar matéria escura em várias galáxias anãs selecionadas que circundam a Via Láctea. Depois de mapearem suas previsões, eles 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 e, nesse caso, será um mistério ainda maior para resolver.”

Principais conclusões

• Um estranho brilho de raios gama brilha no coração da Via Láctea, e os cientistas estão trabalhando para descobrir o que está por trás dele.
• Uma teoria importante é que as partículas de matéria escura colidem e libertam breves flashes de raios gama que poderiam explicar este brilho.
• Usando supercomputadores poderosos, os pesquisadores recriaram a formação da Via Láctea para prever 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 vir de interações de matéria escura, embora ainda sejam necessárias mais evidências para o confirmar.