A matéria escura é o arquiteto da estrutura cósmica em larga escala e o motor por trás da rotação adequada das galáxias. É uma parte indispensável da física do nosso Universo - e, no entanto, os cientistas ainda não sabem do que é feito. Os dados mais recentes de Planck sugerem que a substância misteriosa compreende 26,2% do cosmos, tornando-o quase cinco vezes e meia mais prevalente do que a matéria cotidiana normal. Agora, quatro pesquisadores europeus sugeriram que podem ter uma descoberta em suas mãos: um sinal na luz de raios-X que não tem causa conhecida e pode ser evidência de uma interação muito procurada entre partículas - a saber, a aniquilação da escuridão importam.
Quando os astrônomos querem estudar um objeto no céu noturno, como uma estrela ou galáxia, eles começam analisando sua luz em todos os comprimentos de onda. Isso permite visualizar linhas escuras estreitas no espectro do objeto, chamadas linhas de absorção. As linhas de absorção ocorrem porque os elementos componentes de uma estrela ou galáxia absorvem a luz em certos comprimentos de onda, impedindo que a maioria dos fótons com essas energias chegue à Terra. Da mesma forma, as partículas em interação também podem deixar linhas de emissão no espectro de uma estrela ou galáxia, linhas brilhantes que são criadas quando o excesso de fótons é emitido por processos subatômicos, como excitação e decaimento. Ao olhar atentamente para essas linhas de emissão, os cientistas geralmente podem pintar uma imagem robusta da física que ocorre em outros lugares do cosmos.
Mas, às vezes, os cientistas acham uma linha de emissão mais intrigante. No início deste ano, pesquisadores do Laboratório de Física de Partículas e Cosmologia (LPPC) na Suíça e da Universidade de Leiden, na Holanda, identificaram um excesso de energia na luz de raios-x proveniente da galáxia de Andrômeda e do aglomerado de estrelas Perseus: uma linha de emissão com uma energia em torno de 3,5keV. Nenhum processo conhecido pode dar conta dessa linha; no entanto, é consistente com os modelos da teoria neutrino estéril - uma partícula que muitos cientistas acreditam ser a principal candidata à matéria escura.
Os pesquisadores acreditam que essa estranha linha de emissão poderia resultar da aniquilação ou decaimento dessas partículas de matéria escura, um processo que, acredita-se, libera fótons de raios-X. De fato, o sinal parecia ser mais forte nas regiões mais densas de Andrômeda e Perseu e cada vez mais difuso para longe do centro, uma distribuição que também é característica da matéria escura. Além disso, o sinal estava ausente das observações da equipe sobre o espaço profundo e vazio, o que implica que é real e não apenas artefato instrumental.
Em uma pré-impressão de seu artigo, os pesquisadores são cuidadosos ao enfatizar que o sinal em si é fraco pelos padrões científicos. Ou seja, eles podem ter apenas 99,994% de certeza de que é um resultado verdadeiro e não apenas uma flutuação estatística desonesta, um nível de confiança conhecido como 4σ. (O padrão-ouro para uma descoberta na ciência é 5σ: um resultado que pode ser declarado "verdadeiro" com 99,9999% de confiança) Outros cientistas não têm tanta certeza de que a matéria escura seja uma explicação tão boa, afinal. De acordo com previsões feitas com base em medições da floresta Lyman-alfa - ou seja, o padrão espectral de absorção de hidrogênio e emissão de fótons dentro de nuvens de gás muito distantes e muito antigas - qualquer partícula que suponha ser matéria escura deve ter uma energia acima de 10keV - mais do que o dobro da energia desse sinal mais recente.
Como sempre, o estudo da cosmologia está cheio de mistérios. Se essa linha de emissão em particular se mostra evidência de um neutrino estéril (e, portanto, de matéria escura) ou não, ela parece ser um sinal de algum processo físico que os cientistas ainda não entendem. Se observações futuras puderem aumentar a certeza dessa descoberta para 5σnível astrofísico, terá mais um fenômeno para explicar - uma perspectiva empolgante, independentemente do resultado final.
A pesquisa da equipe foi aceita no Physical Review Letters e será publicada em uma próxima edição.
