No início da década de 1930, o astrónomo suíço Fritz Zwicky observou galáxias no espaço a moverem-se mais rapidamente do que a sua massa deveria permitir, o que o levou a inferir a presença de um "andaime" invisível - a matéria escura - que mantém as galáxias coesas. Quase 100 anos depois, o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA poderá ter fornecido evidências diretas da existência de matéria escura, permitindo que a matéria invisível tenha sido "vista" pela primeira vez.

A matéria escura tem permanecido um grande mistério desde que foi proposta há tantos anos. Até agora, os cientistas só tinham conseguido observar indiretamente a matéria escura através dos seus efeitos na matéria observável, como a sua capacidade de gerar força gravitacional suficiente para manter as galáxias coesas. A razão pela qual a matéria escura não pode ser observada diretamente é porque as partículas que a compõem não interagem com a força eletromagnética - o que significa que a matéria escura não absorve, reflete ou emite luz.

Existem muitas teorias, mas muitos investigadores colocam a hipótese de a matéria escura ser constituída por algo chamado WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), partículas massivas de interação fraca, que são mais pesadas do que os protões, mas que interagem muito pouco com outra matéria. Apesar desta falta de interação, quando duas WIMPs colidem, prevê-se que as duas partículas se aniquilem uma à outra e libertem outras partículas, incluindo fotões de raios gama.

Há anos que os investigadores, através de observações astronómicas, procuram regiões onde a matéria escura se concentra, como o centro da Via Láctea, em busca destes raios gama específicos. Utilizando os dados mais recentes do Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi, o professor Tomonori Totani, do Departamento de Astronomia da Universidade de Tóquio, pensa ter finalmente detetado os raios gama específicos previstos pela aniquilação de partículas teóricas de matéria escura.

O estudo de Totani foi publicado na revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

"Detetámos raios gama com uma energia de 20 gigaeletrões-volt (ou 20 mil milhões eletrões-volt, uma quantidade extremamente grande de energia) que se estendem numa estrutura semelhante a um halo na direção do centro da Galáxia, a Via Láctea. A componente de emissão de raios gama corresponde de perto à forma esperada do halo de matéria escura", disse Totani.

O espetro observado de energia, ou a gama de intensidades de emissão de raios gama, corresponde à emissão prevista da aniquilação das hipotéticas WIMPs, com uma massa cerca de 500 vezes superior à de um protão. A frequência de aniquilação das WIMPs, estimada a partir da intensidade medida dos raios gama, também se enquadra no intervalo das previsões teóricas.

É importante notar que estas medições de raios gama não são facilmente explicadas por outros fenómenos astronómicos ou emissões de raios gama mais comuns. Por isso, Totani considera estes dados uma forte indicação da emissão de raios gama da matéria escura, que tem sido procurada há muitos anos.

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

Embora Totani esteja confiante de que as suas medições de raios gama estão a detetar partículas de matéria escura, os seus resultados têm de ser verificados através de análises independentes por outros investigadores. Mesmo com esta confirmação, os cientistas vão querer evidências adicionais de que a radiação semelhante ao halo é, de facto, o resultado da aniquilação da matéria escura e não proveniente de outros fenómenos astronómicos.

Evidências adicionais de colisões das WIMPs, noutros locais que albergam uma elevada concentração de matéria escura, reforçariam estes resultados iniciais. A deteção de emissões de raios gama com a mesma energia em galáxias anãs no halo da Via Láctea, por exemplo, apoiaria a análise de Totani.

"Isto pode ser conseguido depois da recolha de mais dados e, se assim for, forneceria evidências ainda mais fortes de que os raios gama têm origem na matéria escura", disse Totani.

// Universidade de Tóquio (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Journal of Cosmology and Astroparticle Physics)
// Artigo científico (arXiv)

Quer saber mais?

Matéria escura:
Wikipedia
WIMPs (Wikipedia)

Via Láctea:
CCVAlg - Astronomia
Wikipedia
SEDS

Telescópio Espacial Fermi:
NASA
Wikipedia