O centro da Via Láctea está brilhando. Sim, há um grande buraco negro lá, e é uma região muito energética, mas há um brilho adicional de alta energia de raios gama, acima e além da atividade que conhecemos, e é algo que ainda precisa ser explicado.
Este brilho é chamado de Excesso de GeV do Centro Galáctico (GCE), e os astrônomos vêm tentando descobri-lo há anos. Uma explicação muito debatida é que o brilho pode teoricamente ser produzido pela aniquilação da matéria escura – mas uma nova pesquisa é um prego no caixão dessa ideia.
Em uma série de modelos exaustivos que incluem desenvolvimentos recentes na simulação do bojo galáctico e outras fontes de emissão de raios gama no centro galáctico, uma equipe de astrofísicos descartou a aniquilação da matéria escura como a fonte do brilho.
Essa descoberta, diz a equipe, dá à matéria escura menos espaço para se esconder – colocando restrições mais fortes em suas propriedades que podem ajudar em pesquisas futuras.
“Por cerca de 40 anos, o principal candidato à matéria escura entre os físicos de partículas era uma partícula térmica, de interação fraca e de escala fraca”, disse o astrofísico Kevork Abazajian, da Universidade da Califórnia Irvine (UCI).
“Este resultado exclui pela primeira vez aquele candidato a partículas de massa muito alta.”
O GCE foi notado pela primeira vez há pouco mais de uma década, quando o Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray começou a pesquisar a região. Os raios gama são as ondas eletromagnéticas de mais alta energia do Universo e são produzidos pelos objetos mais intensos, como pulsares de milissegundos, estrelas de nêutrons, estrelas de nêutrons em colisão, buracos negros e supernovas.
O problema era que, quando chegou a hora de analisar as observações de Fermi, depois que todas as fontes de raios gama conhecidas foram subtraídas, acabamos com um brilho de raios gama no coração da Via Láctea que não poderia ser explicado.
No espaço, quando você encontra algo que não pode ser justificado, faz sentido tentar combiná-lo com outras coisas que não podem ser justificadas- como matéria escura. Este é o nome que damos à massa invisível que adiciona gravidade ao Universo.
Podemos detectar a matéria escura indiretamente, porque as coisas se movem de maneira diferente de como deveriam se apenas o material visível estivesse tendo um efeito, mas não sabemos o que realmente é.
No entanto, embora não possamos detectar a matéria escura diretamente, é possível que ela produza radiação que podemos ver.
Se os tipos de partículas de matéria escura, chamadas de partículas massivas de interação fraca, ou WIMPs, colidissem – como as colisões em aceleradores de partículas – elas se aniquilariam, explodindo em uma chuva de outras partículas, incluindo fótons de raios gama. Essas colisões foram apresentadas como um mecanismo potencial de produção do GCE.
Vários estudos, no entanto, não encontraram evidências de colisões WIMP, mas este novo artigo é um passo à frente, dizem os autores.
“Em muitos modelos, esta partícula varia de 10 a 1.000 vezes a massa de um próton, com partículas mais massivas sendo menos atraentes teoricamente como uma partícula de matéria escura”, disse o astrofísico da UCI Manoj Kaplinghat.
“Neste artigo, estamos eliminando candidatos à matéria escura em relação à faixa favorecida, o que é uma grande melhoria nas restrições que colocamos nas possibilidades de que sejam representativos da matéria escura.”
Ao longo de três anos, a equipe reuniu uma ampla gama de cenários de modelagem de raios gama para o centro galáctico e sua protuberância – o grupo compacto de estrelas concentrado em torno do centro. Eles incluíram todas as fontes que puderam colocar as mãos – formação de estrelas, bolhas de Fermi, interações de raios cósmicos com gás molecular e estrelas de nêutrons e pulsares de milissegundos.
Eles descobriram que, uma vez que tinham fatorado tudo, havia muito pouco espaço para a aniquilação do WIMP. Entre todas essas fontes de raios gama, “não há excesso significativo no GC que possa ser atribuído à aniquilação do DM”, escrevem os pesquisadores em seu artigo.
Pesquisas anteriores descobriram que a distribuição dos raios gama no centro da galáxia também é inconsistente com a aniquilação da matéria escura. Se os WIMPs fossem os culpados, a distribuição seria suave – mas em vez disso, os fótons de raios gama são distribuídos em grupos como você esperaria encontrar em fontes pontuais, como estrelas.
A distribuição das estrelas no bojo, de acordo com a nova pesquisa, também é inconsistente com a presença de matéria escura adicional.
Isso não quer dizer que a matéria escura em nosso centro galáctico não pudesse ser de algum tipo hipotético, massivo e fracamente interativo. A equipe acaba de decidir aqueles de uma massa comumente procurada, e mais alguns. A equipe observa que suas descobertas ainda favorecem fortemente uma origem astrofísica para o GCE.
“Nosso estudo restringe o tipo de partícula que a matéria escura poderia ser”, disse Kaplinghat. “As múltiplas linhas de evidência de matéria escura na galáxia são robustas e não afetadas por nosso trabalho.”
O que significa que teremos que pensar muito mais além da caixa para encontrá-lo.
Publicado em 31/08/2020 12h56
Artigo original:
Estudo original:
Achou importante? Compartilhe!
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: