Matéria escura pode ter sido finalmente detectada no brilho de nossa galáxia.

Um brilho estranho e nunca observado antes no halo galáctico da nossa galáxia pode ser, até agora, o indício mais forte de matéria escura.

Uma nova análise de dados acumulados ao longo de 15 anos pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi revela uma emissão de raios gama com energia invulgarmente alta que não se encaixa com facilidade em nenhuma fonte conhecida.

De acordo com o astrónomo Tomonori Totani, da Universidade de Tóquio, no Japão, esse brilho pode ser a radiação libertada quando partículas hipotéticas de matéria escura colidem e se aniquilam mutuamente.

Não é a primeira vez que astrónomos procuram esse tipo de assinatura - porém, é a primeira vez que se encontra um sinal com pico exactamente neste nível de energia no halo galáctico, a grande “bolha” de gás e radiação que envolve a Via Láctea.

"Detectámos raios gama com uma energia de fotão de 20 gigaelectrão-volts (ou 20 mil milhões de electrão-volts, uma quantidade extremamente grande de energia) estendendo-se numa estrutura semelhante a um halo em direcção ao centro da galáxia Via Láctea", explica Totani.

"O componente de emissão de raios gama corresponde de perto ao formato esperado para o halo de matéria escura."

A matéria escura permanece como um dos enigmas mais persistentes do Universo. Ela aparece como uma gravidade “a mais”, que não pode ser explicada apenas pela soma da matéria visível.

Os cientistas estimam que a matéria “normal” representa apenas cerca de 16% da distribuição de matéria do Universo, enquanto os 84% restantes seriam matéria escura, cuja natureza ainda é desconhecida.

Entre os candidatos mais discutidos para explicar a matéria escura está uma classe hipotética de partículas chamadas partículas massivas de interacção fraca (WIMPs, na sigla em inglês). A teoria actual indica que, quando WIMPs e as suas antipartículas colidem, elas se aniquilam, gerando uma cascata de diferentes partículas - incluindo fotões de raios gama que, em princípio, poderíamos observar.

É aqui que entra o novo “rasto”. Se for possível identificar um brilho de raios gama sem uma origem claramente reconhecível, existe a hipótese de esse sinal ter sido produzido por aniquilação de matéria escura.

Várias buscas já foram feitas com esse objectivo, mas, até ao momento, os resultados não são conclusivos.

Uma área especialmente atractiva é o centro galáctico, onde se acredita que a densidade de matéria escura seja particularmente elevada e, por consequência, o sinal esperado também mais forte. De facto, já foram encontrados indícios de um excesso de raios gama nessa região.

O halo galáctico, por outro lado, é um território relativamente menos explorado na procura de um sinal de aniquilação de matéria escura. Qualquer sinal desse tipo ali deveria ser muito mais fraco do que no centro galáctico, o que torna a detecção consideravelmente mais difícil logo à partida.

Em compensação, o halo não é “lotado” de fontes de raios gama como os pulsares de milissegundo que se acredita estarem espalhados pelo centro da galáxia, o que, em teoria, deixaria um eventual sinal mais limpo.

Para contornar o problema da baixa intensidade, Totani precisou de algumas estratégias. A primeira foi dispor de um conjunto de dados fora do comum: 15 anos de observações reunidas pelo instrumento Large Area Telescope (LAT) do Fermi.

Como o halo é muito ténue, os raios gama aparecem com pouca frequência. Para aplicar uma análise estatística capaz de evidenciar um excesso, seria necessário acumular um número relevante de fotões. Além disso, uma base de dados maior tende a melhorar a relação sinal-ruído, tornando os resultados mais fiáveis.

Totani então comparou os dados com fontes conhecidas de emissão de raios gama no halo galáctico, como as bolhas de Fermi e fontes pontuais. A emissão que ainda restou depois de contabilizar todas essas contribuições conhecidas foi reunida num mapa.

Esse mapa final revelou uma grande região esférica, com aspecto de halo, emitindo raios gama fracos e com um pico em 20 gigaelectrão-volts - dentro do intervalo previsto para a aniquilação de WIMPs. Isso está longe de ser uma prova definitiva, mas é sugestivo o suficiente para justificar investigações adicionais.

"Se isto estiver correcto, tanto quanto sei, marcaria a primeira vez que a humanidade 'viu' matéria escura", diz Totani. "E acontece que a matéria escura é uma nova partícula não incluída no modelo padrão actual da física de partículas. Isto significa um grande desenvolvimento na astronomia e na física."

Talvez. Ainda é preciso fazer muito mais para confirmar a descoberta - incluindo análises independentes do mesmo conjunto de dados para tentar reproduzir o resultado, estudos para verificar se outros processos astrofísicos poderiam gerar um brilho idêntico e buscas em outros ambientes, como galáxias anãs, para procurar halos semelhantes.

Tudo isso exigirá tempo, provavelmente anos.

Mesmo assim, um excesso de raios gama com as energias e o formato previstos para a aniquilação de matéria escura representa um avanço interessante na direcção de responder à pergunta sobre matéria escura, colocada pela primeira vez pelo astrónomo suíço Fritz Zwicky há quase um século.

A pesquisa foi publicada no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.