Algo estranho está acontecendo no núcleo da Via Láctea — uma nova forma de matéria escura está envolvida, os cientistas decidiram

Os astrônomos estão buscando respostas para os mistérios do universo nas profundezas do Universo, mas algumas pistas importantes podem estar escondidas bem perto — no centro da nossa galáxia, a Via Láctea. É claro que há algo acontecendo lá que não está totalmente explicado, e este é um caminho direto para a descoberta do desconhecido. Pesquisadores da Grã-Bretanha, que estão prontos para ajudar na busca pela matéria escura, apresentaram sua versão do que está acontecendo.

O centro da Via Láctea, visto pela câmera infravermelha do Telescópio Espacial Spitzer. Fonte da imagem: NASA

No núcleo da Via Láctea, na chamada Zona Molecular Central (ZMC), com 650 a 1.000 anos-luz de largura, dois fenômenos foram registrados há muito tempo e ainda não foram totalmente explicados. Primeiro, há um aumento na taxa de ionização do hidrogênio molecular, que é abundante no centro da galáxia. Em segundo lugar, toda a região da CMZ brilha na faixa de raios X com uma energia de radiação de 511 keV.

A ionização — a perda de um elétron por um átomo de hidrogênio — geralmente é explicada por explosões de supernovas, raios cósmicos e pela atividade de um buraco negro supermassivo. Mas “os números não batem”: a área está se ionizando inexplicavelmente rápido, como se houvesse alguma fonte oculta ali.

Quanto à radiação de raios X com energia de 511 keV, esta é a energia de repouso de um elétron. Normalmente, a radiação com essa energia ocorre após a aniquilação de um elétron e sua antipartícula, o pósitron. O resultado são dois fótons gama, cada um com uma energia de 511 keV. Essa linha também é uniformemente fixada em toda a área da CMZ. O primeiro e o segundo fenômenos não podem ser diretamente ligados, mas é possível levantar uma hipótese que explique ambos.

É difícil ou impossível detectar experimentalmente a matéria escura em laboratórios terrestres simplesmente devido às propriedades fundamentais dessa partícula hipotética, que não possui interação eletromagnética. Mas observar traços dessas partículas na natureza, particularmente no centro da Via Láctea, pode nos aproximar de sua descoberta.

Essas partículas de matéria escura podem interagir com suas antipartículas. O artigo analisou o que aconteceria se essas partículas leves de matéria escura colidissem com suas antipartículas no centro da galáxia e se aniquilassem, formando elétrons e pósitrons.

No gás denso da CMZ, essas partículas de baixa energia perderiam energia rapidamente e ionizariam efetivamente as moléculas de hidrogênio ao redor, eliminando elétrons delas. Como essa área é muito densa, as partículas não conseguem se espalhar muito. Em vez disso, eles liberam a maior parte de sua energia localmente, o que combina bem com o perfil de ionização observado. A modelagem detalhada mostrou que o mecanismo proposto pode explicar tanto a alta taxa de ionização quanto as linhas de emissão de 511 keV.

O estudo descobriu que o perfil previsto de ionização causada pela matéria escura é notavelmente suave na região central da Via Láctea. Isso é importante porque a ionização observada é de fato distribuída de maneira relativamente uniforme.

Fontes pontuais, como um buraco negro no centro de uma galáxia ou raios cósmicos de supernovas, não podem explicar essa distribuição. Mas isso poderia ser explicado por um halo uniformemente distribuído de matéria escura. Os resultados sugerem que o centro da Via Láctea pode fornecer novos insights sobre a natureza fundamental da matéria escura.