O centro da Via Láctea está misteriosamente brilhando.
Claro, há um monte de estrelas lá, junto com um buraco negro 4 milhões de vezes a massa do Sol – mas subtraia a luz de tudo isso, e ainda ficamos com esse misterioso excesso de radiação gama que se espalha pela região.
É chamado de Galactic Center GeV Excess (GCE), e intrigou os cientistas desde sua descoberta pelos físicos Lisa Goodenough e Dan Hooper em 2009. Em dados do telescópio Fermi da NASA, eles encontraram excesso de radiação gama – algumas das luzes mais energéticas do Universo – e não fomos capazes de detectar diretamente o que está causando isso.
Agora o físico Mattia Di Mauro, do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália, jogou o chapéu no ringue. Sua análise, disse ele, aponta para a matéria escura como o culpado do GCE (isso foi inicialmente sugerido como uma explicação por Goodenough e Hooper).
Não sabemos o que é matéria escura, apenas que existe uma massa misteriosa responsável pelos efeitos gravitacionais que não podem ser explicados pelas coisas que podemos detectar diretamente – a matéria normal, como estrelas, poeira, gás e galáxias.
Por exemplo, as galáxias giram muito mais rápido do que deveriam se estivessem sendo influenciadas gravitacionalmente pela matéria normal nelas; lentes gravitacionais – a curvatura do espaço-tempo em torno de objetos massivos – é muito mais forte do que deveria ser. O que quer que esteja criando essa gravidade adicional está além de nossa capacidade de detectar diretamente.
Conhecemos a matéria escura apenas pelo efeito gravitacional que exerce sobre outros objetos, e há muito dela por aí. Aproximadamente 80 por cento de toda a matéria no Universo é matéria escura, embora não possamos ver um pedaço dela.
Goodenough e Hooper propuseram que, se certas partículas de matéria escura chamadas WIMPS (partículas massivas de interação fraca) e suas antipartículas colidissem, elas se aniquilariam, explodindo em uma chuva de outras partículas, incluindo fótons de raios gama. Essa explicação, eles disseram, se ajusta aos dados surpreendentemente bem. Outros físicos não ficaram convencidos, um até chamando a explicação de “instável”.
Em 2018, outra equipe de cientistas propôs que estrelas mortas, muito velhas, chamadas pulsares, que ainda não vimos, poderiam estar causando o excesso. Isso é plausível, porque o centro da galáxia é lotado, empoeirado e muito enérgico – seria muito fácil perder uma ou várias estrelas.
Estudos recentes também descobriram que a distribuição do GCE não é suave – como você esperaria da aniquilação da matéria escura – mas um pouco grudenta e salpicada, o que a equipe do pulsar interpretou como consistente com fontes pontuais, como estrelas.
Em seguida, outra equipe apareceu e determinou que a radiação gama pontilhada poderia ser produzida pela matéria escura, colocando-a de volta na mesa. Ainda assim, mais pesquisadores geraram uma série de modelos exaustivos do centro galáctico com aniquilação de matéria escura usando uma gama de massas nos regimes mais comumente pesquisados. Eles descobriram que era improvável que os WIMPs fossem a causa da GCE.
Voltar para Di Mauro. Seu estudo compara os dados do telescópio Fermi nos últimos 11 anos com medições de outras anomalias astronômicas registradas pelo detector de raios cósmicos Pamela a bordo do satélite Resurs-DK No.1 e o experimento Espectrômetro Magnético Alfa a bordo da ISS.
Em particular, seu estudo usa o mais amplo conjunto de dados de Fermi coletados no último ano e minimiza as incertezas introduzidas pela radiação de fundo. Isso forneceu, disse Di Mauro, informações sobre a distribuição espacial da GCE que podem ajudar a afastar várias explicações.
“Se o excesso fosse, por exemplo, causado pela interação entre raios cósmicos e átomos, esperaríamos observar sua maior distribuição espacial em energias mais baixas e sua difusão menor em energias mais altas devido à propagação das partículas cósmicas”, explicou.
“Meu estudo, por outro lado, ressalta como a distribuição espacial do excesso não muda em função da energia.”
Isso, disse ele, nunca havia sido observado antes e poderia ser explicado pela matéria escura, uma vez que pensamos que as partículas de matéria escura deveriam ter energias semelhantes.
“A análise mostra claramente que o excesso de raios gama está concentrado no centro galáctico, exatamente o que esperaríamos encontrar no coração da Via Láctea se a matéria escura fosse de fato um novo tipo de partícula”, disse ele.
Quanto ao que é essa partícula, ainda é um grande mistério. Em um segundo artigo de pré-impressão, Di Mauro e seu colega Martin Wolfgang Winkler, da Universidade de Estocolmo, na Suécia, tentaram tirá-lo das sombras procurando um excesso de raios gama em galáxias esferoidais anãs próximas. Eles não encontraram nenhum, mas essa detecção nula permitiu restrições na massa da partícula de matéria escura.
Essas restrições, eles disseram, são compatíveis com o GCE.
Então, isso significa que a matéria escura está causando a GCE? Não – mas significa que não podemos dizer que a matéria escura também não está causando isso. Basicamente, a coisa toda é tão enigmática quanto sempre foi, e vamos precisar de alguma ciência fascinante (e muito mais observações, provavelmente) para começar a desvendá-la.
Podemos sentir uma grande perturbação na força, como muitos físicos esfregando as mãos em alegria antecipada.
Publicado em 30/03/2021 12h13
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