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MADRID 9 abr. (EUROPA PRESS) -
A ausência de um sinal poderia ser, por si só, um sinal, segundo defende um novo estudo liderado pelo Laboratório Multimídia SISSA (Itália), publicado no 'Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP)', que pretende redefinir como buscamos a matéria escura, demonstrando que nem sempre é necessário encontrar as mesmas "pistas" para interpretá-la.
Especificamente, o estudo sugere que, mesmo que observemos um certo tipo de sinal no centro da nossa galáxia (um excesso de radiação gama que poderia resultar da aniquilação de partículas de matéria escura), o fato de não detectar o mesmo sinal em outros sistemas, como as galáxias anãs, não é suficiente para descartar essa explicação.
De fato, a matéria escura pode não consistir em uma única partícula, mas em múltiplos componentes ligeiramente diferentes, cujo comportamento varia dependendo do ambiente cósmico. Especificamente, o estudo ressalta, no que diz respeito à matéria escura, que sabemos que ela existe e é abundante, mas nunca a observamos diretamente e, portanto, ainda desconhecemos sua natureza.
Durante décadas, ela tem sido objeto de grande interesse por parte de cosmólogos e astrofísicos que tentam compreendê-la. Sua presença é inferida principalmente a partir dos efeitos gravitacionais que exerce sobre a matéria visível, mas até o momento nenhuma das hipóteses propostas recebeu confirmação definitiva com base em dados. Consequentemente, a busca continua.
Muitos dos principais modelos de matéria escura a descrevem como composta de partículas. Em alguns desses cenários, quando duas partículas se encontram, podem se aniquilar, produzindo radiação de alta energia, como os raios gama, que os astrônomos tentam detectar.
“No momento, parece haver um excesso de fótons provenientes de uma região aproximadamente esférica que circunda o disco da Via Láctea”, explica Gordan Krnjaic, físico teórico do Laboratório Nacional de Aceleradores Fermi (Fermilab) nos Estados Unidos e um dos autores do estudo.
Esse excesso de fótons gama observado pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi poderia ser causado pela aniquilação de matéria escura. No entanto, também existem explicações alternativas, segundo as quais a emissão de raios gama seria produzida por fontes astrofísicas, como uma população de pulsares.
Para resolver essa questão, é preciso olhar para outro lado. “Se certas teorias sobre a matéria escura forem verdadeiras, deveríamos vê-la em todas as galáxias, por exemplo, em todas as galáxias anãs”, afirma Krnjaic.
Por outro lado, o trabalho lembra que as galáxias anãs são sistemas muito pequenos e tênues, mas extremamente ricos em matéria escura. Elas apresentam muito pouco ruído de fundo astrofísico (menos estrelas e menos radiação comum) e, portanto, representam ambientes ideais para buscar sinais “limpos”.
As teorias padrão que descrevem a matéria escura como composta de partículas geralmente prevêem duas possibilidades sobre como essas partículas se aniquilam. No caso mais simples, a probabilidade de aniquilação é constante e não depende da velocidade das partículas: nesse cenário, se observarmos um sinal no centro da nossa galáxia, também deveríamos esperar vê-lo em outros sistemas ricos em matéria escura, como as galáxias anãs.
No segundo caso, a probabilidade de aniquilação depende da velocidade das partículas. Como as partículas de matéria escura nas galáxias se movem a velocidades muito baixas, esse tipo de interação torna a aniquilação extremamente rara e, portanto, o sinal é praticamente invisível em todos os lugares.
Nesse contexto, a ausência de um sinal nas galáxias anãs dificultaria a interpretação do excesso de radiação gama observado no centro da nossa galáxia como resultado da matéria escura.
No entanto, Krnjaic e seus colaboradores descrevem um cenário alternativo, mais complexo, que poderia explicar a ausência de um sinal nas galáxias anãs, mantendo ao mesmo tempo a interpretação do sinal observado na Via Láctea como um possível efeito da matéria escura.
“O que tentamos apontar neste artigo é que poderia existir um tipo diferente de dependência ambiental, mesmo que a probabilidade de aniquilação seja constante no centro da galáxia”, explica Krnjaic. “A matéria escura poderia ser composta simplesmente por duas partículas distintas, e essas duas partículas teriam que se encontrar para se aniquilarem.”
A probabilidade de os dois componentes da matéria escura se encontrarem e se aniquilarem também dependeria da proporção entre essas duas partículas dentro de cada sistema astrofísico. Essa proporção poderia ser diferente em galáxias como a nossa, onde ambos os tipos de partículas poderiam estar presentes em proporções semelhantes, e em galáxias anãs, onde poderia estar fortemente desequilibrada. “Dessa forma, obtêm-se previsões muito diferentes para as emissões”, observa Krnjaic.
Portanto, o modelo proposto por Krnjaic e seus colegas representa uma alternativa mais flexível ao cenário padrão mais simples, pois permite explicar a ausência de um sinal de raios gama nas galáxias anãs sem descartar uma origem de matéria escura para o sinal observado na Via Láctea.
No futuro, o Telescópio de Raios Gama Fermi poderá fornecer dados mais precisos sobre galáxias anãs (atualmente limitados), o que ajudaria a esclarecer se esses sistemas emitem radiação gama ou não.
Em princípio, a observação de um sinal seria compatível com uma distribuição semelhante dos dois componentes também em galáxias anãs, enquanto sua ausência poderia sugerir que um deles é menos abundante. No entanto, essa interpretação não é única e depende de fatores astrofísicos adicionais, pelo que é necessário comparar o modelo com um maior número de observações.
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