“ Oh não! Ainda não !! » esta é provavelmente a reação que muitos daqueles que acompanham a saga do matéria escuradesde o início do século 21e século, terá ao ler o título de um recente comunicado de imprensa da Universidade de Tóquio: “ Depois de quase 100 anos, cientistas podem ter detectado matéria escura ”, ou em francês “ Depois de quase 100 anos, cientistas podem ter detectado matéria escura “.
O comunicado de imprensa relata a detecção da presença de partículas míticas e ainda elusivas de matéria escura na forma de emissões gama muito específicas, reveladas por novas análises de dados recolhidos pelo satélite Fermi da NASA enquanto observava o bojo da Via Láctea.
Obviamente, o título do comunicado de imprensa gerou agitação, e também O Guardião E Forbes falando sobre isso!
No entanto, para os leitores de Futuroesta história tem um ar de déjà vu já que, no mês passado, falámos de um trabalho semelhante, mas que não levou a nenhuma conclusão definitiva, lembrando ao mesmo tempo que esta história de detecção de raios gama levantando questões era antiga.
A situação dificilmente parece ter mudado, ainda que possamos considerar com interesse o artigo publicado hoje peloastrofísico Japonês Tomonori Totani em Jornal de Cosmologia e Física de Astropartículas e da qual já existe há algum tempo uma versão de acesso aberto arXiv.
Vamos fazer alguns antecedentes antes de examinar esta história mais de perto.
Junte-se a Katie Mack, Cátedra Hawking em Cosmologia e Comunicação Científica da Perimeter, em uma jornada extraordinária pelo cosmos em nossa nova série, Cosmologia 101. Cosmologia é o estudo da evolução do Universo. É a história da criação das menores partículas e átomos que constituem os nossos próprios corpos e das forças invisíveis que governam a nossa existência. Esta é a história dos buracos negros e da matéria escura, das explosões espetaculares e do crescente silêncio da escuridão. Para obter uma tradução francesa bastante precisa, clique no retângulo branco no canto inferior direito. As legendas em inglês devem aparecer. Em seguida, clique na porca à direita do retângulo, depois em “Legendas” e por fim em “Traduzir automaticamente”. Escolha “Francês”. © Instituto Perimeter de Física Teórica
Matéria escura, fracos?
Há cerca de um século, o astrofísico suíço Fritz Zwicky descobriu que galáxias em clusters têm velocidades muito maiores do que os previstos massase, portanto, campos de gravidade atratores dessas galáxias deduzidos de seus luminosidades. Na verdade, existe uma relação entre a massa e a luminosidade de um estrela e por isso entre a massa e a luminosidade de uma galáxia.
Para Zwicky, provavelmente existiam massas ocultas que não irradiavam nas galáxias, matéria escura que, além disso, atrai galáxias o suficiente para mantê-las em aglomerados, apesar de suas altas velocidades. Mas poucas pessoas levam esta afirmação a sério neste momento…
A partir da década de 1970, e graças em particular ao trabalho de Vera Rubin, este já não é o caso e somos também levados a postular a existência de um halo de matéria escura em torno das galáxias para explicar porque é que as estrelas no limite do galáxias espirais girar mais rápido do que deveriam. Ficará então claro que não podemos explicar a existência atual de galáxias e certas características do radiação fóssilsem postular a existência de massas de matéria escura em quantidades muito maiores que as massas formadas de bárions matéria normal, ou seja prótons e nêutrons núcleos.
Durante as décadas de 1970 e 1980, físicos partículas, por sua vez, prevêem a existência de novas partículas resultantes de um novo físicoque rapidamente percebemos que pode explicar a matéria escura.
Um zoológico de teorias possíveis também se desenvolveu rapidamente e uma grande classe de partículas considerada desde então, chamada Partículas Massivas de Interação Fracaou fracos. Eles deveriam ter mais massa que os prótons, mas exercer apenas forças gravitacionaisou mesmo forças nucleares fracas e nada mais. Na verdade, também podemos considerar partículas com carga muito fraca, capazes de ainda emitir um pouco luz ou processos indiretos para isso.
Antipartículas de matéria escura?
Existe uma subclasse de teorias de Fracos em que as partículas de matéria escura podem se comportar como elétrons e seus antipartículasO pósitrons. Claramente, se colidirem, desintegram-se dando origem a raios gama que poderiam ser detectados sob a forma de uma linha de emissão característica com um energia E dados muito precisos, ou quase.
A teoria da matéria escura também tende a dizer-nos que estas partículas devem concentrar-se no coração dos halos de matéria escura e, portanto, nos centros das galáxias. Sendo então maior a densidade da matéria, as chances de colisões também são maiores. Em teoria, observando com um telescópio gama, o coração da Via Láctea e de outras galáxias, deveríamos ser capazes de ver estas linhas de emissão, ou algo semelhante a elas, com uma intensidade mais forte do que em qualquer outro lugar. Poderíamos então não só demonstrar a existência da matéria escura, mas também deduzir a massa m das suas partículas aplicando a famosa relação deEinsteinE=mc2.
Imagem de raios gama do halo da Via Láctea (com detalhes). Mapa de intensidade de raios gama excluindo componentes não halo, cobrindo aproximadamente 100 graus em direção ao centro galáctico. A barra cinza horizontal na região central corresponde ao plano galáctico, excluído da análise para evitar forte radiação astrofísica. © 2025 Tomonori Totani, Universidade de Tóquio
Na verdade, os astrofísicos já jogam este jogo há algum tempo e já se passou mais de uma década desde que os anúncios da possível detecção de partículas de matéria escura deram em nada. É, portanto, difícil não sentir cansaço e cepticismo quando confrontado com o anúncio da Universidade de Tóquio. Sabemos também que o centro da Via Láctea é um local ainda pouco conhecido e onde as observações são difíceis e confusas, de modo que não fica claro que fenómenos perfeitamente consistentes com a física, conhecidos mas ainda não considerados, estejam por trás das observações e análises de Totani.
Ainda assim, de acordo com o comunicado de imprensa da Universidade de Tóquio, o investigador está pessoalmente convencido de que de facto detectou matéria escura, embora admita que são necessárias mais observações, por exemplo, encontrar a mesma assinatura gama no coração de galáxias próximas da Via Láctea.
Contudo, ele afirma: “ Detectamos raios gama com energia de fóton de 20 gigaelétron-volts (ou seja, 20 bilhões de elétron-volts, uma quantidade extremamente grande de energia) estendendo-se na forma de um halo em direção ao centro da Via Láctea. A componente de emissão gama corresponde de perto à forma esperada de um halo de matéria escura. Se isso estiver correto, que eu saiba, esta seria a primeira vez que a humanidade “vê” a matéria escura. No entanto, verifica-se que a matéria escura é uma partícula nova que não é tida em conta no modelo padrão estado atual da física de partículas. Isso representa um grande avanço na astronomia e na física “.
O comunicado de imprensa explica que “ O espectro A faixa de energia observada, ou faixa de intensidades de emissão gama, corresponde à emissão prevista da aniquilação de hipotéticos Wimps, cuja massa é aproximadamente 500 vezes a de um próton. Lá freqüência a aniquilação de Wimps estimada a partir da intensidade gama medida também está dentro da faixa de previsões teóricas “.