Cientistas podem finalmente ter 'visto' matéria escura pela primeira vez.

 "Isto representa um grande avanço na astronomia e na física."

 Mapa da intensidade de raios gama da região do plano galáctico que isola o halo de matéria escura. (Crédito da imagem: Tomonori Totani, Universidade de Tóquio)

Cientistas podem ter "visto" matéria escura pela primeira vez, graças ao telescópio espacial de raios gama Fermi da NASA. Se isso se confirmar, marcará a primeira detecção direta da substância mais misteriosa do universo.

A matéria escura foi teorizada em 1933 pelo astrônomo Fritz Zwicky, que descobriu que as galáxias visíveis do Aglomerado de Coma não possuíam a influência gravitacional necessária para impedir que o aglomerado se desintegrasse. Posteriormente, na década de 1970, a astrônoma Vera Rubin e seus colegas descobriram que as bordas externas das galáxias espirais giravam na mesma velocidade que seus centros, algo que só seria possível se a maior parte da massa dessas galáxias não estivesse concentrada em seus centros, mas sim dispersa de forma mais ampla.

 Essas não são observações diretas da matéria escura, é claro, mas inferências feitas a partir das interações da matéria escura com a gravidade, bem como da influência que a gravidade exerce sobre a matéria comum e a luz. Ainda assim, devido a essas descobertas, os astrônomos calcularam que todas as grandes galáxias estão imersas em vastos halos de matéria escura que se estendem muito além dos limites da matéria visível nas galáxias (como os halos galácticos de estrelas).

Estima-se agora que as partículas dessa substância misteriosa superem em peso as partículas que compõem a matéria comum numa proporção de cinco para um. Isso significa que tudo o que vemos ao nosso redor no dia a dia — estrelas, planetas, luas, nossos corpos, o gato do vizinho e assim por diante — representa apenas 15% da matéria do universo, sendo a matéria escura responsável pelos outros 85%.

Para aumentar o mistério da matéria escura, ela interage muito pouco, ou nem interage, com a radiação eletromagnética, não emitindo, absorvendo ou refletindo luz. Assim, ela é efetivamente invisível em todos os comprimentos de onda da luz — ou pelo menos, era o que pensávamos.

Existe uma possibilidade que resultaria na produção de luz pela matéria escura. Se as partículas de matéria escura se "aniquilam" ao se encontrarem e interagirem, assim como a matéria e sua contraparte, a antimatéria, isso deveria produzir uma chuva de partículas, incluindo fótons de raios gama que, embora invisíveis aos nossos olhos, poderiam ser "vistos" por telescópios espaciais de raios gama sensíveis. Uma das partículas "autoaniquiladoras" teorizadas como componentes da matéria escura são as chamadas "Partículas Massivas de Interação Fraca" ou " WIMPs ".

Uma equipe de pesquisadores, liderada por Tomonori Totani, do Departamento de Astronomia da Universidade de Tóquio, direcionou a espaçonave Fermi para as regiões da Via Láctea onde a matéria escura deveria se concentrar, ou seja, no centro da nossa galáxia, e buscou essa assinatura reveladora de raios gama. 

Bem, Totani acha que finalmente encontramos aquela assinatura.

Mapa de intensidade de raios gama excluindo componentes que não sejam o halo, abrangendo aproximadamente 100 graus na direção do Centro Galáctico. A barra cinza horizontal na região central corresponde à área do plano galáctico, que foi excluída da análise para evitar forte radiação astrofísica.(Crédito da imagem: Tomonori Totani, Universidade de Tóquio)

"Detectamos raios gama com uma energia de fóton de 20 gigaeletronvolts (ou 20 bilhões de elétronvolts, uma quantidade extremamente grande de energia) estendendo-se em uma estrutura semelhante a um halo em direção ao centro da Via Láctea", disse Totani. "O componente de emissão de raios gama corresponde de perto à forma esperada do halo de matéria escura."

E essa não é a única correspondência próxima. A assinatura energética desses raios gama corresponde de perto àquelas previstas para a aniquilação de WIMPs em colisão, que, por sua vez, têm uma massa estimada em cerca de 500 vezes a de um próton, a partícula de matéria comum encontrada no núcleo dos átomos. Totani sugere que não há outros fenômenos astronômicos que expliquem facilmente os raios gama observados pelo Fermi.

"Se isso estiver correto, até onde eu sei, seria a primeira vez que a humanidade 'viu' matéria escura. E descobriu-se que a matéria escura é uma nova partícula não incluída no modelo padrão atual da física de partículas", disse Totani. "Isso representa um grande avanço na astronomia e na física."

Embora Totani esteja confiante de que o que ele e seus colegas detectaram seja a assinatura de WIMPs de matéria escura se aniquilando mutuamente no núcleo da Via Láctea , a comunidade científica em geral precisará de mais evidências concretas antes que o mistério, que já dura quase um século, seja encerrado.

"Isso poderá ser alcançado quando mais dados forem acumulados e, nesse caso, fornecerá evidências ainda mais fortes de que os raios gama se originam da matéria escura", acrescentou Totani.

A pesquisa da equipe foi publicada na terça-feira (25 de novembro) no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Space.com