Durante anos, astrônomos se perguntaram sobre um brilho fraco e disseminado de raios gama próximo ao centro da Via Láctea. A fonte dessa luz misteriosa permanece incerta, deixando duas possibilidades principais: ela pode ser resultado da colisão de partículas de matéria escura ou de estrelas de nêutrons que giram rapidamente, conhecidas como pulsars de milissegundos.

De acordo com um novo estudo publicado em 16 de outubro na Physical Review Letters, ambas as explicações atualmente parecem igualmente plausíveis. Se a radiação gama em excesso não se originar de estrelas envelhecidas, isso poderia 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 sempre pensando em ideias sobre como poderíamos detectá-la,” disse Joseph Silk, coautor e professor de física e astronomia na Johns Hopkins, além de pesquisador no Institut d’Astrophique de Paris e na Universidade Sorbonne. “Os raios gama, e especificamente a luz em excesso que estamos observando no centro da nossa galáxia, poderiam ser nossa primeira pista.”

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

Hoje, a Via Láctea é um sistema em grande parte autocontido, com pouco material entrando ou saindo. No entanto, em seu primeiro bilhão de anos, ela absorveu inúmeras galáxias menores, ricas em matéria escura, que se fundiram para formar 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 alinharam de perto com as observações reais de raios gama feitas pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA.

Esses mapas compatíveis completam um triângulo de evidências que sugerem que os raios gama em excesso no centro da Via Láctea podem se originar de matéria escura. Raios gama provenientes de colisões de partículas de matéria escura produzirão o mesmo sinal e terão as mesmas propriedades que os observados no mundo real, disseram os pesquisadores — embora isso não seja uma prova definitiva.

A luz emitida por estrelas de nêutrons antigas que giram rapidamente — chamadas de pulsars de milissegundos — também poderia explicar o mapa de raios gama existente, assim como suas medições e assinatura de sinal. Porém, essa teoria dos pulsars de milissegundos é imperfeita, afirmaram os pesquisadores. Para que esses cálculos funcionem, os pesquisadores têm que assumir que existem mais pulsars de milissegundos do que o que já foi observado.

Respostas podem surgir com a construção de um novo telescópio de raios gama chamado Cherenkov Telescope Array. Os pesquisadores acreditam que os dados do telescópio de maior resolução, que possui a capacidade de medir sinais de alta energia, ajudarão os astrofísicos a resolver o paradoxo.

A equipe de pesquisa está planejando um novo experimento para testar se esses raios gama da Via Láctea têm energias mais altas, significando que são pulsars de milissegundos, ou se são o produto de menor energia das colisões de matéria escura.

“Um sinal claro seria uma prova irrefutável, na minha opinião,” disse Silk.

Enquanto isso, os pesquisadores trabalharão em previsões sobre onde deveriam encontrar matéria escura em várias galáxias anãs selecionadas que orbitam a Via Láctea. Uma vez que eles mapearem suas previsões, 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, caso em que será um mistério ainda maior para resolver.”

Principais Conclusões

• Um brilho estranho de luz de raios gama brilha do coração da Via Láctea, e os cientistas estão trabalhando para descobrir o que o causa.
• Uma teoria líder é que partículas de matéria escura colidem e liberam flashes breves de raios gama que poderiam explicar esse brilho.
• Usando supercomputadores poderosos, os pesquisadores recriaram a formação da Via Láctea para prever onde a matéria escura e os sinais de raios gama de tais colisões apareceriam.
• Os mapas simulados se alinham com dados reais do telescópio, sugerindo que o brilho pode, de fato, vir de interações de matéria escura, embora mais evidências ainda sejam necessárias para confirmar isso.