No início da década de 1930, o astrónomo suíço Fritz Zwicki notou que muitas galáxias se moviam muito mais rapidamente do que a sua massa aparente permitia. Este movimento invulgar levou-o a propor que algum tipo de estrutura invisível – a matéria escura – está a fornecer a força gravitacional extra necessária para manter essas galáxias intactas. Quase um século depois, o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA pode conter a primeira evidência direta desta substância misteriosa, oferecendo finalmente a possibilidade de “ver” a matéria escura.
A matéria escura continua sendo uma das maiores incógnitas na astronomia desde que foi proposta pela primeira vez. Até agora, os cientistas só conseguiram estudar indiretamente como isso afeta a matéria comum, como quando cria 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.
A hipótese WIMP e os raios gama previstos
Muitos pesquisadores acreditam que a matéria escura é composta de partículas massivas de interação fraca, ou WIMPs. Acredita-se que essas partículas sejam mais pesadas que os prótons e interajam tão fracamente com a matéria normal que são extremamente difíceis de detectar. No entanto, a teoria sugere que quando dois WIMPs colidem, eles se aniquilam e liberam partículas energéticas, incluindo fótons de raios gama.
Os cientistas passaram anos à procura destes raios gama específicos, examinando particularmente regiões no centro da Via Láctea onde a matéria escura deveria estar concentrada. Usando novos dados do Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi, o professor Tomonori Totani, da Universidade de Tóquio, acredita agora ter detectado o sinal previsto de raios gama associado à destruição de partículas de matéria escura.
Conforme encontrado na pesquisa de Totani Jornal de Cosmologia e Física de Astropartículas.
Um halo de raios gama de 20 GeV próximo ao centro da Via Láctea
“Detectámos raios gama com energias de fotões de 20 gigaelectronvolts (ou 20 mil milhões de electrões-volts, uma energia muito grande) estendendo-se em direcção ao centro da Via Láctea numa estrutura semelhante a um halo. A componente de emissão de raios gama corresponde de perto ao tamanho esperado de um halo de matéria escura,” disse Totani.
O espectro de potência dos raios gama medido, que descreve como a intensidade da emissão varia, corresponde de perto às previsões do modelo para o decaimento de um WIMP hipotético com uma massa cerca de 500 vezes maior que a de um próton. A frequência estimada destes eventos destrutivos com base nas intensidades de raios gama observadas também se enquadra na faixa teórica esperada.
Avalie o potencial para um grande avanço
Totani explica que o padrão de raios gama não pode ser facilmente comparado com outras fontes conhecidas ou processos astronômicos mais gerais. Por esta razão, ele vê os dados como um forte candidato para a tão procurada emissão de raios gama da matéria escura.
“Se isto estiver correto, até onde sei, marcará a primeira vez que a humanidade ‘viu’ a matéria escura. E acontece que a matéria escura é uma nova partícula que não está incluída no atual modelo padrão da física de partículas. Isto sinaliza um grande desenvolvimento na astronomia e na física”, disse Totani.
Próximas etapas e verificação independente
Embora Totani esteja confiante na sua análise, sublinha que a confirmação independente é essencial. Outros investigadores terão de rever os dados para verificar se a radiação semelhante a um halo é o resultado do decaimento da matéria escura e não de outra fonte astrofísica.
Ajuda adicional pode vir da descoberta de assinaturas de raios gama semelhantes em outras regiões ricas em matéria escura. As galáxias anãs que orbitam dentro do halo da Via Láctea são consideradas particularmente promissoras. “Isto pode ser conseguido depois de mais dados serem recolhidos e, se assim for, forneceria evidências mais fortes de que os raios gama se originam da matéria escura”, disse Totani.
Financiamento: Este trabalho foi apoiado pela bolsa JSPS/MEXT KAKENHI número 18K03692.
