Matéria escura: detectados os melhores sinais já registrados

Por , em 9.04.2014

Lembra-se da elusiva matéria escura? Pois os cientistas estão mais perto do que nunca de encontrá-la.

Segundo um novo estudo, uma névoa brilhante de raios gama vinda do centro da Via Láctea pode ser o sinal de partículas de matéria escura aniquilando umas às outras no espaço.

“Este é o sinal mais convincente que tivemos de partículas de matéria escura até agora”, diz Dan Hooper, do Laboratório Nacional Fermi, em Batavia, Illinois (EUA).

Hooper e seus colegas estão estudando esse sinal desde 2009, tentando provar que a matéria escura é a sua causa.

No mais recente trabalho da equipe, eles descobriram que a partícula deve ser mais pesada do que eles pensavam primeiramente, o que está de acordo com algumas das teorias mais simples sobre a matéria escura. Mas há uma diferença: uma partícula mais pesada estaria em conflito com sinais da substância vindos de experimentos que tentam detectá-la diretamente.

O caso

A matéria escura pode representar mais de 80% de toda a matéria no universo. Proposta nos anos 1930 por Fritz Zwicky para explicar a diferença entre a massa gravitacional e a massa luminosa de aglomerados de galáxias, nós só a conhecemos teoricamente – como ela não interage com a matéria comum, exceto por meio de gravidade, ninguém nunca a viu e nem sabe de que material é feita.

Um dos principais candidatos para a formação de matéria escura é uma partícula hipotética chamada de partícula massiva que interage fracamente (WIMP, na sigla em inglês), que interage com a matéria normal através da força nuclear fraca.

Se for assim, a partícula pode mostrar-se diretamente em experiências no subsolo da Terra, bem como pode mostrar-se indiretamente, através do brilho que é deixado quando WIMPs colidem e desaparecem em uma nuvem de outras partículas.

A pesquisa

Hooper e seus colegas viram pela primeira vez o sinal potencial de colisões de matéria escura em dados públicos disponíveis do Telescópio Espacial Fermi, da NASA.

Esses dados mostravam uma luz de raios gama superbrilhantes vindo do centro da galáxia, uma região que os cientistas creem ser rica em matéria escura.

Para descobrir se a substância era a responsável pelo brilho, os pesquisadores resolveram fazer testes para descartar fontes de raios gama que poderiam imitar a matéria escura, como pulsares supervelozes.

Subtraindo-se os níveis de fundo conhecidos, eles descobriram que os raios gama formavam uma esfera em torno do centro da galáxia. O raio dessa esfera se estende por cerca de 5.000 anos-luz, mais do que as medições anteriores tinham sido capazes de prever e muito mais do que poderíamos esperar de pulsares.

“Neste momento, não existem mecanismos ou fontes astrofísicas conhecidas ou propostas que podem ser responsáveis por esta emissão”, disse Hooper. “Isso não exclui coisas que ninguém pensou ainda, mas nós pensamos muito em possíveis alternativa e não encontramos nada”.

Abazajian Kevork, da Universidade da Califórnia em Irvine (EUA), acha que uma classe incomum de pulsares ainda poderia explicar esses sinais superbrilhantes. Mas ele também é cautelosamente otimista de que a hipótese da matéria escura pode estar certa. “Tem todas as características que você acha que a matéria escura deve ter, o que é notável”, afirma. “Ou nós vamos encontrar algo incrível com um estudo mais aprofundado, que é a matéria escura, ou nós vamos aprender algo novo sobre pulsares”.

As chances melhoram

Astrofísicos já disseram que ver o mesmo sinal em galáxias anãs poderia levar a uma conclusão mais definitiva. Esses objetos menores também estão, supostamente, cheios de matéria escura, mas são muito menos densos, de forma que o mesmo sinal é mais difícil de se detectar neles.

A equipe de cientistas que trabalha diretamente com o telescópio da NASA já encontrou indícios preliminares de um excesso de raios gama em 25 galáxias anãs que orbitam a Via Láctea. Curiosamente, o sinal parece coincidir com o visto pela equipe de Hooper.
“Não é nada que se possa olhar e dizer ‘veja, nós temos a confirmação, nós temos uma descoberta’”, afirma Hooper. “Mas é uma boa pista”.

Mas ainda há um problema a ser resolvido. Ano passado, o sinal que Hooper e sua equipe estudaram parecia estar vindo de uma partícula WIMP com uma massa de cerca de 10 giga elétron-volts (GeV), na extremidade mais leve do que a teoria prevê que uma WIMP deve pesar. Essa massa se encaixa bem com sinais de matéria escura vindos de detectores subterrâneos, alguns dos quais mostram indicações preliminares de WIMPs semelhantes, leves.

Agora, o sinal parece mais como se estivesse vindo de uma partícula de 30 a 40 GeV, o que é mais próximo do que as teorias mais simples da matéria escura previram, mas incompatível com os resultados de experimentos diretos. “Esses WIMPs mais pesados são ‘relíquias térmicas’ do Big Bang que caras como eu tem procurado há muito tempo”, explica Hooper.

É possível que o LUX, o detector subterrâneo mais sensível já feito, possa ajudar a decidir qual versão de WIMP é a vencedora.

Além disso, a equipe do telescópio espacial da NASA tem acesso a mais dados de raios gama que ainda não foram lançados publicamente, e estão realizando suas próprias análises para confirmar se estão vendo o mesmo sinal que Hooper e seus colegas viram.

“Nós estamos trabalhando em uma análise desta região do céu, e esperamos que seja concluída em breve”, disse um dos cientistas do Fermi, Simona Murgia.

Só nos resta aguardar pela louvável descoberta e torcer para que ela venha logo. [NewScientist]

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