No centro da nossa galáxia, um fenômeno enigmático intriga os cientistas. Observações recentes sugerem que a matéria escura, essa substância invisível que compõe 85% do Universo, poderia se manifestar por meio de efeitos químicos inesperados.
Uma equipe de investigadores propõe uma nova pista: uma forma leve de matéria escura, capaz de se autoaniquilar e liberar partículas carregadas. Estas últimas ionizariam o gás presente na Zona Molecular Central (ZMC) da Via Láctea, explicando assim observações até então inexplicadas. Esta hipótese abre um novo caminho para compreender um dos maiores mistérios da física moderna.
Uma matéria escura mais leve do que o esperado
A matéria escura tradicional, frequentemente associada a partículas massivas como os "WIMPs", pode não ser a única candidata. Os investigadores exploram agora uma partícula mais leve, cuja massa seria inferior à de um protão. Quando duas dessas partículas colidem, elas se aniquilariam, produzindo eletrões e positrões.
Essas partículas carregadas interagiriam então com o gás circundante, ionizando os átomos de hidrogénio. Este processo explicaria a presença abundante de gás ionizado na ZMC, uma região densa e turbulenta no coração da Via Láctea. Ao contrário dos raios cósmicos, frequentemente invocados para explicar a ionização, esta nova forma de matéria escura não requer partículas ultraenergéticas.
Esta hipótese é ainda mais intrigante porque se alinha com as observações atuais sem entrar em conflito com as restrições astrofísicas. Por exemplo, os modelos preveem que esta matéria escura leve não produziria emissões gama excessivas, o que corresponde aos dados recolhidos na ZMC. Além disso, esta teoria também poderia explicar outros fenómenos, como a emissão de raios X observada nesta região.
Esta abordagem abre um novo caminho para detetar a matéria escura, não apenas pelos seus efeitos gravitacionais, mas também pelas suas interações químicas com o meio interestelar. Se esta hipótese se confirmar, poderá revolucionar a nossa compreensão desta substância elusiva e do seu papel na evolução das galáxias.
Uma assinatura química inédita
A hipótese de uma matéria escura leve e autoaniquilante também poderia explicar outros fenómenos observados na ZMC. Por exemplo, uma emissão de raios X, conhecida como "linha de emissão de 511 keV", poderia estar ligada à formação de positrônio, um estado ligado entre um eletrão e um positrão, em vez do tradicional eletrão-protão. Esta assinatura luminosa corresponderia às partículas carregadas produzidas pela aniquilação da matéria escura.
Além disso, a ausência de emissão gama intensa, geralmente associada aos raios cósmicos, reforça a ideia de que a fonte de ionização é mais lenta e menos energética. Esta coerência entre as observações e as previsões teóricas torna esta hipótese particularmente promissora. Os investigadores destacam que os modelos de matéria escura leve não contradizem os dados existentes, o que é raro neste campo de pesquisa.
Esta teoria também poderia esclarecer outros mistérios cósmicos, como a distribuição da matéria escura nas galáxias. Se esta partícula leve for confirmada, poderia explicar por que certas regiões galácticas apresentam níveis de ionização inesperados. As futuras observações, especialmente com o telescópio espacial COSI, deverão permitir testar esta hipótese de forma mais aprofundada.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Physical Review Letters