Há anos, três fenômenos cósmicos deixam os astrônomos perplexos. Uma concentração de matéria ultradensa deforma a luz de uma galáxia distante, uma trilha de estrelas carrega uma estranha cicatriz, e um aglomerado estelar se formou inesperadamente em uma galáxia anã. E se esses três enigmas, observados em escalas muito diversas, compartilhassem uma mesma origem: uma matéria escura que interage consigo mesma?
A matéria escura constitui cerca de 85% da matéria do Universo, mas permanece invisível porque não interage com a luz. No modelo padrão da cosmologia, ela é dita "fria" e se comporta como fantasmas: suas partículas se atravessam sem nunca colidir. Essa matéria escura fria não interativa explica muitas coisas, mas não as três anomalias mencionadas.
JVAS B1938+666: um anel preto e um ponto central mostram uma imagem infravermelha de uma galáxia distante deformada por lente gravitacional. A emissão laranja representa as ondas de rádio do mesmo sistema.
Crédito: Devon Powell, Instituto Max Planck de Astrofísica, com base em dados de Keck/EVN/GBT/VLBA. O primeiro caso estranho diz respeito ao sistema JVAS B1938+666, uma galáxia distante cuja luz é deformada por uma lente gravitacional. Os astrônomos detectaram ali uma concentração de matéria anormalmente densa. O segundo é a corrente estelar GD-1, uma trilha de estrelas em nossa Via Láctea que apresenta uma "cicatriz" — como se um objeto massivo e invisível a tivesse atravessado. Por fim, o aglomerado Fornax 6, na galáxia anã do Forno, parece ter se formado rápido demais para ser explicado pela matéria escura fria.
Uma solução consiste em imaginar uma matéria escura que interage consigo mesma. Ao contrário das partículas fantasmas do modelo padrão, essas partículas podem colidir, trocar energia e quantidade de movimento. Essas colisões provocam um "colapso gravotérmico" que cria núcleos densos e compactos de matéria escura. Esses núcleos poderiam então agir como armadilhas gravitacionais ou lentes invisíveis.
Segundo Hai-Bo Yu, pesquisador da Universidade da Califórnia em Riverside, esse mecanismo funciona 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 matéria escura padrão, mas aparecem naturalmente se a matéria escura interage. As interações permitem remodelar a estrutura interna dos halos de matéria escura e produzir concentrações suficientemente altas.
Esta pesquisa oferece, portanto, uma pista sedutora para unificar enigmas cósmicos que pareciam não ter relação. Os resultados foram publicados na revista
Physical Review Letters em abril de 2026. Se a matéria escura auto-interagente se confirmar, nossa visão do Universo e de sua composição poderá ser profundamente alterada.
Fonte: Physical Review Letters