p Um misterioso brilho de raios gama no centro da Via Láctea é provavelmente causado por pulsares - o incrivelmente denso, núcleos girando rapidamente de estrelas antigas em colapso que eram até 30 vezes mais massivas que o sol. Essa é a conclusão de uma nova análise por uma equipe internacional de astrofísicos, incluindo pesquisadores do Laboratório Nacional de Aceleração SLAC do Departamento de Energia. As descobertas lançam dúvidas sobre as interpretações anteriores do sinal como um sinal potencial de matéria escura - uma forma de matéria que responde por 85 por cento de toda a matéria no universo, mas que até agora escapou da detecção. p "Nosso estudo mostra que não precisamos de matéria escura para entender as emissões de raios gama de nossa galáxia, "disse Mattia Di Mauro, do Instituto Kavli de Astrofísica e Cosmologia de Partículas (KIPAC), um instituto conjunto da Universidade de Stanford e SLAC. "Em vez de, identificamos uma população de pulsares na região ao redor do centro galáctico, que lança uma nova luz sobre a história da formação da Via Láctea. "

p Di Mauro liderou a análise para a Colaboração Fermi LAT, uma equipe internacional de pesquisadores que olhou para o brilho com o Large Area Telescope (LAT) no Fermi Gamma-ray Space Telescope da NASA, que orbita a Terra desde 2008. O LAT - um "olho" sensível para os raios gama, a forma de luz mais energética - foi concebida e montada no SLAC, que também hospeda seu centro de operações.

p As descobertas da colaboração, submetido ao Astrophysical Journal para publicação, estão disponíveis como uma pré-impressão.

p Um brilho misterioso

p A matéria escura é um dos maiores mistérios da física moderna. Os pesquisadores sabem que a matéria escura existe porque desvia a luz de galáxias distantes e afeta a forma como as galáxias giram. Mas eles não sabem do que a substância é feita. A maioria dos cientistas acredita que ele é composto de partículas ainda a serem descobertas que quase nunca interagem com a matéria regular a não ser por meio da gravidade, tornando muito difícil detectá-los.

p Uma maneira pela qual os instrumentos científicos podem ter um vislumbre das partículas de matéria escura é quando as partículas decaem ou colidem e destroem umas às outras. "Teorias amplamente estudadas prevêem que esses processos produziriam raios gama, "disse Seth Digel, chefe do grupo Fermi da KIPAC. “Buscamos essa radiação com o LAT em regiões do universo ricas em matéria escura, como o centro da nossa galáxia. "

p Estudos anteriores mostraram de fato que existem mais raios gama vindos do centro galáctico do que o esperado, alimentando alguns artigos científicos e relatórios da mídia que sugerem que o sinal pode sugerir partículas de matéria escura há muito procuradas. Contudo, raios gama são produzidos em uma série de outros processos cósmicos, que deve ser descartada antes que qualquer conclusão sobre a matéria escura possa ser tirada. Isso é particularmente desafiador porque o centro galáctico é extremamente complexo, e os astrofísicos não sabem todos os detalhes do que está acontecendo naquela região.

p A maioria dos raios gama da Via Láctea se originam no gás entre as estrelas que é iluminado por raios cósmicos - partículas carregadas produzidas em poderosas explosões de estrelas, chamados supernovas. Isso cria um brilho difuso de raios gama que se estende por toda a galáxia. Os raios gama também são produzidos por remanescentes de supernova, pulsares - estrelas colapsadas que emitem "feixes" de raios gama como faróis cósmicos - e objetos mais exóticos que aparecem como pontos de luz.

p "Dois estudos recentes feitos por equipes nos EUA e na Holanda mostraram que o excesso de raios gama no centro da galáxia é pontilhado, não é suave como esperaríamos para um sinal de matéria escura, "disse Eric Charles da KIPAC, que contribuíram para a nova análise. "Esses resultados sugerem que as manchas podem ser devidas a fontes pontuais que não podemos ver como fontes individuais com o LAT porque a densidade das fontes de raios gama é muito alta e o brilho difuso é mais brilhante no centro da galáxia."

p Restos de estrelas antigas

p O novo estudo leva as análises anteriores para o próximo nível, demonstrando que o sinal de raios gama pontilhado é consistente com pulsares.

p "Considerando que cerca de 70 por cento de todas as fontes pontuais da Via Láctea são pulsares, eles eram os candidatos mais prováveis, "Disse Di Mauro." Mas usamos uma de suas propriedades físicas para chegar à nossa conclusão. Pulsares têm espectros muito distintos - isto é, suas emissões variam de maneira específica com a energia dos raios gama que emitem. Usando a forma desses espectros, fomos capazes de modelar o brilho do centro galáctico corretamente com uma população de cerca de 1, 000 pulsares e sem a introdução de processos que envolvam partículas de matéria escura. "

p A equipe está agora planejando estudos de acompanhamento com radiotelescópios para determinar se as fontes identificadas estão emitindo sua luz como uma série de breves pulsos de luz - a marca registrada que dá aos pulsares seu nome.

p Descobertas no halo de estrelas ao redor do centro da galáxia - a parte mais antiga da Via Láctea - também revelam detalhes sobre a evolução de nosso lar galáctico, assim como vestígios antigos ensinam aos arqueólogos sobre a história humana.

p "Os pulsares isolados têm uma vida útil típica de 10 milhões de anos, que é muito menor do que a idade das estrelas mais antigas perto do centro galáctico, "Charles disse." O fato de que ainda podemos ver os raios gama da população de pulsar identificada hoje sugere que os pulsares estão em sistemas binários com estrelas companheiras, do qual eles lixiviam energia. Isso estende a vida dos pulsares tremendamente. "

p A matéria escura permanece ilusória

p Os novos resultados somam-se a outros dados que desafiam a interpretação do excesso de raios gama como um sinal de matéria escura.

p "Se o sinal fosse devido à matéria escura, esperaríamos vê-lo também nos centros de outras galáxias, "Digel disse." O sinal deve ser particularmente claro em galáxias anãs orbitando a Via Láctea. Essas galáxias têm muito poucas estrelas, normalmente não têm pulsares e são mantidos juntos porque têm muita matéria escura. Contudo, não vemos nenhuma emissão significativa de raios gama deles. "

p Os pesquisadores acreditam que um forte brilho de raios gama recentemente descoberto no centro da galáxia de Andrômeda, a maior galáxia mais próxima da Via Láctea, também pode ser causado por pulsares em vez de matéria escura.

p Mas a última palavra pode não ter sido dita. Embora a equipe Fermi-LAT tenha estudado uma grande área de 40 graus por 40 graus em torno do centro galáctico da Via Láctea (o diâmetro da lua cheia é cerca de meio grau), a densidade extremamente alta de fontes nos quatro graus mais internos torna muito difícil ver as fontes individuais e descarta um bom, distribuição de raios gama semelhante à matéria escura, deixando espaço limitado para que os sinais de matéria escura se ocultem.

p Este trabalho foi financiado pela NASA e o DOE Office of Science, bem como agências e institutos na França, Itália, Japão e Suécia.