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Estudo publicado no The Astrophysical Journal Letters indica que colisões entre partículas de matéria escura excitada podem gerar três sinais misteriosos detectados no centro da Via Láctea, incluindo a linha de emissão de 511 keV, radiação de 2 MeV e níveis elevados de ionização na Zona Molecular Central
Astrônomos afirmam ter identificado a possível origem de três sinais misteriosos vindos do centro da Via Láctea após analisar dados de telescópios espaciais e propor que colisões entre partículas de matéria escura excitada podem explicar picos de radiação detectados há anos.
Durante anos, pesquisadores tentaram entender estranhos picos de energia observados na região central da galáxia. Esses sinais misteriosos foram detectados em diferentes comprimentos de onda e permaneciam sem explicação completa dentro dos modelos tradicionais de fenômenos astrofísicos.
Um estudo recente propõe que um tipo específico de matéria escura, chamado de matéria escura excitada, poderia explicar simultaneamente parte desses fenômenos. A hipótese foi apresentada em um artigo publicado na revista científica The Astrophysical Journal Letters.
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Segundo os cientistas, a matéria escura é uma substância extremamente difícil de detectar. Estima-se que ela represente aproximadamente um quarto do universo, mas sua presença só pode ser inferida por efeitos gravitacionais sobre a matéria visível.
Centro da Via Láctea concentra fenômenos energéticos e sinais misteriosos
O núcleo da Via Láctea é descrito pelos cientistas como uma região extremamente turbulenta. Nessa área, forças gravitacionais intensas comprimem nuvens de gás e contribuem para a formação de estrelas que se movem rapidamente pelo centro galáctico.
No coração dessa região encontra-se Sagitário A*, um buraco negro supermassivo cuja massa é cerca de quatro milhões de vezes maior que a do Sol. A gravidade extrema e o calor gerado no entorno liberam radiação que pode ser detectada por instrumentos espaciais.
Apesar dessas observações, alguns sinais misteriosos continuam desafiando explicações baseadas apenas em processos conhecidos. Um exemplo é um pico específico de radiação gama conhecido como linha de emissão de 511 keV.
Esse tipo de radiação não se encaixa no entendimento atual de como a matéria comum produz energia no ambiente galáctico. Por isso, os pesquisadores passaram a investigar outras possibilidades para explicar o fenômeno.
Modelo de matéria escura excitada pode explicar sinais misteriosos simultaneamente
O estudo foi conduzido por uma equipe liderada pelo Dr. Shyam Balaji, pesquisador do King’s College London. Segundo ele, modelos tradicionais envolvendo explosões de estrelas e outros eventos astrofísicos não conseguiram explicar completamente os sinais misteriosos observados.
De acordo com o cientista, o modelo de matéria escura excitada oferece uma possibilidade capaz de explicar pelo menos dois, e possivelmente três, desses fenômenos ao mesmo tempo. Isso ocorre porque o comportamento dessas partículas pode produzir energia detectável de forma indireta.
Nesse cenário teórico, partículas de matéria escura colidem entre si e passam temporariamente para um estado de energia mais elevado. Quando retornam ao estado normal, liberam energia extra na forma de partículas conhecidas como elétrons e pósitrons.
Esses pósitrons acabam gerando sinais que podem ser detectados por telescópios espaciais. Instrumentos sensíveis conseguem captar os efeitos dessas interações mesmo sem observar diretamente a matéria escura.
Telescópio espacial INTEGRAL forneceu dados usados na análise
Para testar a hipótese, os pesquisadores utilizaram dados da missão INTEGRAL da Agência Espacial Europeia. O telescópio está localizado fora dos cinturões de radiação da Terra, a cerca de 60.000 quilômetros de altitude.
A equipe comparou as observações do INTEGRAL com um modelo que simula o movimento de pósitrons pelo espaço. A análise mostrou que colisões entre essas partículas poderiam gerar o pico de radiação gama associado à linha de emissão de 511 keV.
Esse resultado sugere que os sinais misteriosos detectados no centro da Via Láctea podem ser consequência indireta da atividade de matéria escura excitada. O processo produziria pósitrons na quantidade e na energia observadas pelos telescópios.
Os pesquisadores destacam que a energia dessas partículas corresponde a uma faixa específica de alguns milhões de elétron-volts. Esse padrão não costuma ser produzido por fontes astrofísicas convencionais.
Emissão de pósitrons pode explicar outros sinais misteriosos na galáxia
Além da linha de emissão de 511 keV, o modelo também pode explicar outro fenômeno detectado no centro da galáxia. Trata-se de uma radiação extremamente energética conhecida como contínuo de raios gama de 2 MeV.
Segundo os cientistas, essa emissão também exige pósitrons com níveis de energia muito específicos. Fontes tradicionais como supernovas ou raios cósmicos normalmente produzem partículas com energias mais altas ou distribuídas de forma diferente pela galáxia.
O modelo de matéria escura excitada, no entanto, produz naturalmente partículas nessa faixa energética. Isso reforça a hipótese de que a substância invisível pode estar ligada a vários dos sinais misteriosos observados na região central da Via Láctea.
Os pesquisadores também sugerem que o mesmo mecanismo pode explicar níveis elevados de ionização detectados em um aglomerado de gás. Esse aglomerado está localizado dentro de uma área chamada Zona Molecular Central.
Região rica em gás pode revelar pistas sobre a matéria escura
A Zona Molecular Central está situada a cerca de 28.000 anos-luz da Terra. Essa região contém quase 80% do gás denso da galáxia e funciona como um vasto reservatório de matéria e estrelas em movimento.
Observações indicam que o gás nessa área apresenta níveis de ionização excepcionalmente altos. No entanto, fontes conhecidas como raios cósmicos não conseguem explicar totalmente esse comportamento.
Os cientistas sugerem que os pósitrons gerados por colisões de matéria escura excitada poderiam contribuir para esse processo. Essa possibilidade amplia o número de fenômenos que poderiam ser explicados por um único mecanismo.
Damon Cleaver, coautor do estudo e estudante de doutorado no King’s College London, afirma que uma teoria capaz de explicar múltiplas observações seria um avanço importante para a pesquisa.
Próximas missões espaciais podem testar hipótese sobre sinais misteriosos
Segundo os pesquisadores, futuras missões espaciais poderão testar diretamente essa hipótese. Instrumentos mais sensíveis poderão analisar com maior precisão os sinais misteriosos vindos do centro da Via Láctea.
Essas observações poderão confirmar se a matéria escura excitada realmente produz pósitrons na quantidade necessária para gerar os sinais detectados.
Caso a hipótese seja validada, isso ajudaria a esclarecer alguns dos fenômenos mais persistentes da astronomia.
A matéria escura continua sendo uma das substâncias mais enigmáticas do universo. Embora nunca tenha sido observada diretamente, seus efeitos gravitacionais indicam que ela exerce um papel fundamental na estrutura das galáxias.
Cálculos sugerem que muitas galáxias não permaneceriam unidas se não existisse uma grande quantidade de matéria escura atuando como uma espécie de cola gravitacional.
Atualmente, acredita-se que apenas cerca de 5% do universo observável seja composto por matéria conhecida.
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