Uma equipe de astrofísicos resolveu o mistério da distribuição de raios gama em nossa galáxia da Via Láctea. Enquanto alguns pesquisadores pensavam que a distribuição sugeria uma forma indetectável de "matéria escura", a equipe da Universidade da Califórnia, em San Diego, propôs uma explicação baseada em modelos físicos padrão da galáxia.
Em dois trabalhos científicos separados, o mais recente deles publicado na edição de 10 de julho da revista Physical Review Letters, os astrofísicos mostram que essa distribuição de raios gama pode ser explicada pela maneira como "pósitrons antimatéria" do decaimento radioativo de elementos, criado por enormes explosões estelares na galáxia, se propaga pela galáxia. Isso significa que, segundo os cientistas, a distribuição observada de raios gama não é evidência de matéria escura.
"Não há grande mistério", disse Richard Lingenfelter, cientista do Centro de Astrofísica e Ciências Espaciais da UC San Diego, que conduziu os estudos com Richard Rothschild, cientista também da UCSD, e James Higdon, professor de física do Claremont. Faculdades. "A distribuição observada dos raios gama é de fato bastante consistente com a imagem padrão".
Nos últimos cinco anos, as medições de raios gama do satélite europeu INTEGRAL deixaram os astrônomos perplexos, levando alguns a argumentar que existia um "grande mistério" porque a distribuição desses raios gama em diferentes partes da galáxia da Via Láctea não era o esperado.
Para explicar a origem desse mistério, alguns astrônomos haviam levantado a hipótese da existência de várias formas de matéria escura, que os astrônomos suspeitam existir - a partir dos efeitos gravitacionais incomuns sobre a matéria visível, como estrelas e galáxias -, mas ainda não foram encontrados.
O que se sabe com certeza é que nossa galáxia - e outras - estão cheias de minúsculas partículas subatômicas conhecidas como pósitrons, a contrapartida da antimatéria dos elétrons comuns do dia a dia. Quando um elétron e um pósitron se encontram no espaço, as duas partículas se aniquilam e sua energia é liberada como raios gama. Ou seja, o elétron e o pósitron desaparecem e dois ou três raios gama aparecem.
"Esses pósitrons nascem quase à velocidade da luz e viajam milhares de anos-luz antes de desacelerar o suficiente em densas nuvens de gás para ter a chance de se unir a um elétron para aniquilar em uma dança da morte", explica Higdon. “A desaceleração ocorre a partir do arrasto de outras partículas durante sua jornada pelo espaço. Sua jornada também é impedida pelas muitas flutuações no campo magnético galáctico que as espalham para frente e para trás à medida que avançam. Tudo isso deve ser levado em consideração no cálculo da distância média que os pósitrons percorreriam de seus locais de nascimento em explosões de supernovas. ”
"Alguns pósitrons vão em direção ao centro da galáxia, alguns até os confins da Via Láctea, conhecidos como halo galáctico, e outros ficam presos nos braços em espiral", disse Rothschild. “Embora o cálculo detalhado ainda esteja muito além dos supercomputadores mais rápidos, pudemos usar o que sabemos sobre como os elétrons viajam pelo sistema solar e o que pode ser inferido sobre suas viagens a outros lugares para estimar como seus colegas antimatéria permeiam a galáxia. . ”
Os cientistas calcularam que a maioria dos raios gama deveria estar concentrada nas regiões internas da galáxia, assim como foi observado pelos dados de satélite, informou a equipe em um artigo publicado no mês passado no Astrophysical Journal.
"A distribuição observada dos raios gama é consistente com a imagem padrão, onde a fonte de pósitrons é o decaimento radioativo de isótopos de níquel, titânio e alumínio produzidos em explosões de supernovas de estrelas mais massivas que o Sol", disse Rothschild.
Em seu artigo complementar na edição desta semana da Physical Review Letters, os cientistas apontam que uma suposição básica de uma das explicações mais exóticas para o suposto mistério - decaimentos ou aniquilações da matéria escura - é falha, porque supõe que os pósitrons aniquilam muito. perto das estrelas explosivas de onde se originaram.
"Demonstramos claramente que esse não era o caso e que a distribuição dos raios gama observada pelo satélite não era uma detecção ou indicação de um 'sinal de matéria escura'", disse Lingenfelter.
Fonte: UC San Diego
