Três mistérios cósmicos resolvidos pela matéria escura que interage com o ambiente

 Durante anos, três fenômenos cósmicos intrigaram os astrônomos. Uma concentração de matéria ultradensa distorce a luz de uma galáxia distante, um rastro de estrelas apresenta uma estranha cicatriz e um aglomerado estelar se formou inesperadamente em uma galáxia anã . E se esses três enigmas, observados em escalas vastamente diferentes, compartilhassem uma origem comum: matéria escura que interage consigo mesma? 

JVAS B1938+666: Um anel preto e um ponto central mostram uma imagem infravermelha de uma galáxia distante distorcida por lente gravitacional. A emissão laranja representa ondas de rádio do mesmo sistema. Crédito: Devon Powell, Instituto Max Planck de Astrofísica, com base em dados do Keck/EVN/GBT/VLBA.

A matéria escura compõe cerca de 85% da matéria do Universo, mas permanece invisível porque não interage com a luz. No modelo padrão da cosmologia, ela é chamada de "fria" e se comporta como fantasmas: suas partículas atravessam umas às outras sem nunca colidir. Essa matéria escura fria e não interativa explica muitas coisas, mas não as três anomalias mencionadas.

O primeiro caso estranho diz respeito ao sistema JVAS B1938+666, uma galáxia distante cuja luz é distorcida por lentes gravitacionais. Astrônomos detectaram uma concentração anormalmente densa de matéria nesse sistema. O segundo é o fluxo estelar GD-1, um rastro de estrelas em nossa Via Láctea que exibe uma " cicatriz " — como se um objeto massivo e invisível tivesse passado por ele. Finalmente, o aglomerado Fornax 6, na Galáxia Anã de Fornax, parece ter se formado rápido demais para ser explicado pela matéria escura fria.

Uma solução é imaginar a matéria escura interagindo consigo mesma. Diferentemente das partículas fantasmas do Modelo Padrão, essas partículas podem colidir, trocando energia e momento. Essas colisões causam um "colapso gravotérmico" que cria núcleos densos e compactos de matéria escura. Esses núcleos poderiam então atuar como armadilhas gravitacionais ou lentes invisíveis.

De acordo com Hai-Bo Yu, pesquisador da Universidade da Califórnia, Riverside, esse mecanismo opera em três escalas muito diferentes: no Universo distante, em nossa Galáxia e em uma galáxia satélite . As densidades observadas nos três enigmas são difíceis de reproduzir com a matéria escura padrão, mas surgem naturalmente se a matéria escura interagir. Essas interações remodelam a estrutura interna dos halos de matéria escura e produzem concentrações suficientemente altas.

Esta pesquisa, portanto, oferece uma via promissora para unificar enigmas cósmicos que antes pareciam não ter relação entre si. Os resultados foram publicados na revista Physical Review Letters em abril de 2026. Se a matéria escura autointeragente for confirmada, nossa compreensão do Universo e de sua composição poderá ser profundamente alterada.

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