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Brilho misterioso no centro da galáxia pode ser de matéria escura

NASA Goddard; A. Mellinger, CMU; T. Linden, Univ. of Chicago

Conhecido por Excesso de GeV do Centro Galáctico (GCE), um brilho misterioso no centro da galáxia intriga cientistas desde a sua descoberta, em 2009, pelos físicos Lisa Goodenough e Dan Hooper.

Há um monte de estrelas no centro da galáxia, junto a um buraco negro supermassivo – mas subtraia a luz de tudo isso, e ainda ficamos com esse misterioso excesso de radiação gama que se espalha pela região.

Em dados do telescópio Fermi da NASA, os físicos encontraram o excesso de radiação gama – uma das luzes mais energéticas do Universo – e não fomos capazes de detectar diretamente o que está causando isso.

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Uma possível causa

O físico Mattia Di Mauro, do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália, tem um palpite científico para a origem do brilho misterioso. Sua análise aponta para a matéria escura como a culpado do GCE (algo que já foi inicialmente sugerido como uma explicação por Goodenough e Hooper).

Não sabemos o que é matéria escura, apenas que existe uma massa misteriosa lá fora 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 – são muito mais fortes do que deveriam ser. O que quer que esteja criando essa gravidade adicional está além de nossa capacidade de detectar diretamente.

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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 vê-la.

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 se ajusta aos dados surpreendentemente bem, segundo eles. Mas nem todos os cientistas ficaram convencidos da explicação.

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 galáctico é lotado, empoeirado e muito enérgico – seria muito fácil perder uma ou várias estrelas.

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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 mais pesquisadores geraram uma série de modelos exaustivos do centro galáctico com aniquilação de matéria escura usando uma gama de massas através dos regimes mais pesquisados. Eles descobriram que era improvável que os WIMPs fossem a causa do GCE.

A explicação de Di Mauro para o fenômeno

O estudo do físico Mattia Di Mauro 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 Estação Espacial Internacional (ISS).

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Em particular, seu estudo usa o conjunto mais amplo de dados do Fermi coletados no último ano e minimiza as incertezas introduzidas pela radiação de fundo. Isso forneceu, disse Di Mauro, informações sobre a distribuição espacial do 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 mais baixa em energias mais altas devido à propagação das partículas cósmicas”, explicou ele em um comunicado.

“Meu estudo, por outro lado, destaca como a distribuição espacial do excesso não muda em função da energia.”

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Segundo Mattia, isso 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.

A pesquisa de Di Mauro foi publicada na Physical Review D, e o segundo artigo está disponível no arXiv. Com informações de Science Alert.

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Élisson Amboni
Publicado por

Fundador da Sociedade Científica, escreve e traduz para o site sobre vários temas que lhe dão ímpeto. Você pode encontrá-lo no Twitter clicando aqui.

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