Novo formato descoberto para matéria escura pode resolver mistérios de décadas

Um novo estudo sugere que dois fenômenos misteriosos no centro da Via Láctea podem ter uma origem comum: uma forma pouco explorada de matéria escura, conhecida como matéria escura leve. As descobertas dos pesquisadores foram apresentadas em um artigo publicado em março no periódico Physical Review Letters.

• O que são matéria escura e energia escura?
• Matéria escura é feita de buracos negros primordiais? Eis como podemos descobrir
• Matéria escura distorce luz antiga do Big Bang e confirma teoria de Einstein

Um dos fenômenos analisados foi a alta taxa de ionização da chamada Zona Molecular Central (CMZ) da nossa galáxia. O outro foco da pesquisa foi a detecção de um misterioso brilho em raios gama, com energia de 511 quilo-eletronvolts (keV), também observado na CMZ.

Análise de partículas leves

A pesquisa partiu da hipótese de que as chamadas “partículas de matéria escura sub-GeV” (com energia inferior a 1 giga elétron-volt) poderiam ser muito leves, com massas de apenas alguns milhões de elétron-volts, significativamente menores que a de um próton, por exemplo.

–
Entre no Canal do WhatsApp do Canaltech e fique por dentro das últimas notícias sobre tecnologia, lançamentos, dicas e tutoriais incríveis.
–

“Essas partículas de matéria escura podem interagir com suas antipartículas (partículas idênticas, mas com carga oposta). Em nosso trabalho, estudamos o que aconteceria se essas partículas leves entrassem em contato com suas antipartículas no centro galáctico e se aniquilassem mutuamente, produzindo elétrons e pósitrons”, explicou Shyam Balaji, cientista do King’s College London.

As análises indicaram que, ao interagirem com o gás denso da CMZ, essas partículas depositam sua energia localmente. Isso pode explicar tanto a produção de elétrons e pósitrons (o pósitron é a antipartícula do elétron) quanto as elevadas taxas de ionização observadas na região.

A produção dos raios-gama

Os pesquisadores concluíram que, se a matéria escura estiver gerando pósitrons no centro da galáxia, essas partículas acabam colidindo com elétrons do ambiente. O resultado dessa aniquilação é a liberação de radiação gama com energia de 511 keV — possivelmente, a peça que faltava para conectar a intensa ionização ao brilho enigmático detectado na CMZ.

“Descobrimos que, embora a matéria escura possa explicar a ionização, ela também pode ser capaz de reproduzir parte da radiação de 511 keV. Essa descoberta surpreendente sugere que os dois sinais podem se originar da mesma fonte: a matéria escura leve”, destacou Balaji.

As conclusões do estudo indicam que o centro da Via Láctea pode ser uma fonte promissora para investigar a natureza da matéria escura, especialmente em sua forma leve, que é difícil de ser detectada por experimentos convencionais em laboratório.

Leia também:

• A busca por matéria escura no laboratório mais profundo do mundo
• Rochas antigas podem confirmar existência de matéria escura
• Cientistas questionam ligação entre matéria escura e formação de estrelas

VÍDEO | CURIOSIDADES SOBRE A LUA

Leia a matéria no Canaltech.