Pesquisadores podem ter descoberto matéria escura após um século de busca
No início da década de 1930, o astrônomo suíço Fritz Zwicky percebeu que muitas galáxias estavam se movendo muito mais rápido do que sua massa visível permitiria. Esse movimento incomum o levou a propor que algum tipo de estrutura invisível — a matéria escura — estava fornecendo a força gravitacional extra necessária para manter essas…
No início da década de 1930, o astrônomo suíço Fritz Zwicky percebeu que muitas galáxias estavam se movendo muito mais rápido do que sua massa visível permitiria. Esse movimento incomum o levou a propor que algum tipo de estrutura invisível — a matéria escura — estava fornecendo a força gravitacional extra necessária para manter essas galáxias intactas. Quase um século depois, o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA pode ter capturado a primeira evidência direta dessa substância misteriosa, oferecendo a possibilidade de finalmente “ver” a matéria escura.
A matéria escura continua sendo um dos maiores mistérios da astronomia desde que foi sugerida pela primeira vez. Até agora, os cientistas só puderam estudá-la indiretamente ao observar como ela afeta a matéria comum, como a forma como produz gravidade suficiente para manter as galáxias unidas. A detecção direta não foi possível porque as partículas de matéria escura não interagem com a força eletromagnética — o que significa que não absorvem, refletem ou emitem luz.
Hipótese WIMP e Raios Gama Preditos
Muitos pesquisadores acreditam que a matéria escura é composta por partículas massivas de interação fraca, ou WIMPs. Acredita-se que essas partículas sejam mais pesadas que os prótons e interajam de forma tão fraca com a matéria normal que são extremamente difíceis de detectar. No entanto, a teoria sugere que quando duas WIMPs colidem, elas se aniquilam e liberam partículas energéticas, incluindo fótons de raios gama.
Cientistas passaram anos examinando regiões onde a matéria escura deve estar concentrada, especialmente o centro da Via Láctea, em busca desses raios gama específicos. Utilizando novos dados do Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi, o Professor Tomonori Totani da Universidade de Tóquio agora acredita ter identificado o sinal de raios gama previsto associado à aniquilação de partículas de matéria escura.
As descobertas de Totani foram publicadas na Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Um Halo de Raios Gama de 20 GeV Próximo ao Centro da Via Láctea
“Detectamos raios gama com uma energia de fóton de 20 gigaeletronvolts (ou 20 bilhões de eletronvolts, uma quantidade de energia extremamente grande) se estendendo em uma estrutura semelhante a um halo em direção ao centro da galáxia Via Láctea. A componente de emissão de raios gama se ajusta de perto à forma esperada do halo de matéria escura,” disse Totani.
O espectro de energia medido dos raios gama, que descreve como a intensidade da emissão varia, se ajusta de perto às previsões do modelo para a aniquilação de WIMPs hipotéticos com massas aproximadamente 500 vezes a de um próton. A frequência estimada desses eventos de aniquilação, com base na intensidade observada dos raios gama, também está dentro das gamas teóricas esperadas.
Avaliando a Possibilidade de um Grande Avanço
Totani explica que o padrão de raios gama não pode ser facilmente associado a outras fontes conhecidas ou a processos astrofísicos mais comuns. Por isso, ele vê os dados como um forte candidato à emissão de raios gama há muito buscada proveniente da matéria escura.
“Se isso estiver correto, até onde sei, será a primeira vez que a humanidade ‘viu’ a matéria escura. E, na verdade, a matéria escura é uma nova partícula não incluída no modelo padrão atual da física de partículas. Isso significa um grande desenvolvimento na astronomia e na física,” disse Totani.
Próximos Passos e Verificação Independente
Embora Totani esteja confiante em sua análise, ele enfatiza que a confirmação independente é essencial. Outros pesquisadores precisarão revisar os dados para verificar se a radiação semelhante a um halo realmente resulta da aniquilação da matéria escura, em vez de outra fonte astrofísica.
Um suporte adicional poderia vir da descoberta da mesma assinatura de raios gama em outras regiões ricas em matéria escura. As galáxias anãs que orbitam dentro do halo da Via Láctea são consideradas especialmente promissoras. “Isso pode ser alcançado uma vez que mais dados sejam acumulados, e se for assim, isso forneceria ainda mais evidências de que os raios gama se originam da matéria escura,” disse Totani.
Financiamento: Este trabalho foi apoiado pela Subsidiária JSPS/MEXT KAKENHI, Número do Projeto 18K03692.
