A matéria escura poderia explicar a luz misteriosa.
Um brilho misterioso vindo do centro da Via Láctea pode ser causado pela aniquilação da matéria escura – matéria elusiva que não emite luz.
De acordo com novas pesquisas, partículas pesadas de matéria escura podem estar colidindo destrutivamente no centro da galáxia, criando partículas elementares, assim como raios gama – a luz inexplicada vista emanando do centro galáctico.
A fonte desta luz inexplicada, chamada de excesso do centro galáctico (GCE), tem sido debatida pelos cientistas desde que foi descoberta em 2009. Ao analisar dados do Telescópio Espacial Fermi de raios gama da NASA, os cientistas notaram um brilho fraco de raios gama que não pode ser explicado por fontes conhecidas. Nos anos que se seguiram, os cientistas propuseram uma variedade de fontes, de matéria escura a fontes mais convencionais, como estrelas de rotação extremamente rápida chamadas pulsares de milissegundos.
Agora, um novo olhar sobre mais de uma década de dados do telescópio Fermi, combinado com dados de um experimento na Estação Espacial Internacional e observações de galáxias anãs próximas, sugere que partículas pesadas de matéria escura no centro da galáxia podem explicar o brilho.
“Acho que a descoberta mais interessante é que a matéria escura pode explicar o excesso do centro galáctico”, ao mesmo tempo que combina observações de galáxias próximas, disse o autor do estudo Mattia di Mauro, pesquisador da divisão de Torino do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália . “Este resultado nunca foi encontrado com um modelo onde tudo, densidade de matéria escura e modelo de física de partículas, é considerado de forma consistente.”
Na nova análise, di Mauro estudou cuidadosamente o excesso de luz de raios gama para mapear sua posição, forma e níveis de energia. Os resultados, publicados em 22 de março na revista Physical Review D, encontraram o brilho bastante esférico e simetricamente centrado no meio da Via Láctea.
Em um estudo de acompanhamento, postado no banco de dados de pré-impressão arXiv, di Mauro e o colaborador Martin Wolfgang Winkler, pesquisador da Universidade de Estocolmo e do Centro Oskar Klein para Física de Cosmopartículas na Suécia, investigaram o que o brilho de raios gama poderia revelar sobre essa matéria escura partículas. Ao procurar raios gama semelhantes de galáxias esferoidais anãs e observações de um experimento a bordo da Estação Espacial Internacional de pósitrons em excesso, ou os parceiros de antimatéria carregados positivamente de elétrons, vindos dessas galáxias, os pesquisadores foram capazes de restringir a massa e cruzar seção dos candidatos de matéria escura.
Os resultados sugerem que as partículas de matéria escura têm uma massa de cerca de 60 gigaelétron volts – cerca de 60 vezes a de um próton. Quando essas partículas de matéria escura colidem, elas se aniquilam em múons e antimuons, ou elétrons e pósitrons. Se essa hipótese estiver correta, partículas de matéria escura como essas poderiam ser feitas e detectadas aqui na Terra com experimentos existentes, como o Grande Colisor de Hádrons, e ajudarão os cientistas a restringir suas pesquisas.
No entanto, nem todos os cientistas estão convencidos com os novos resultados. Vários grupos já descartaram contribuições de GCE por partículas de matéria escura que são menos massivas do que 400 gigaelétron volts. Outros céticos argumentam que o excesso de luz é de estrelas não descobertas, já que a distribuição da luz é mapeada de perto para onde as populações estelares deveriam estar.
“Eles optaram por não incluir as [distribuições estelares] em suas análises, o que para mim não é compreensível do ponto de vista estatístico e físico”, disse Oscar Macias Ramirez, astrônomo da Universidade de Amsterdã que não esteve envolvido em a nova pesquisa. “Do ponto de vista da física, não se deve esquecer que existem muitos emissores potenciais de raios gama que vivem com as estrelas.”
Se o excesso de luz é de fato de pulsares de milissegundos ou outras estrelas, Macias Ramirez disse, os próximos radiotelescópios, como o Square Kilometer Array no Outback australiano, telescópios de raios-X ou telescópios de raios gama de alta energia, como o Cherenkov Telescope Array atualmente em construção no deserto do Atacama, no Chile, poderia detectar essas populações estelares e encerrar o debate nos próximos cinco anos.
Publicado em 03/04/2021 10h07
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