“Pela primeira vez, podemos afirmar: há matéria escura entre o Sol e o centro da nossa galáxia!”

Fábio Iocco, do IFT/Unesp e do ICTP-SAIFR, é o primeiro autor de um artigo que comprova a presença de matéria escura nessa região do universo

A matéria escura, que vem intrigando os cientistas nas últimas décadas, definitivamente existe também entre o Sol e o centro da Via Láctea. O artigo, “Evidence for dark matter in the inner Milky Way”, publicado hoje na conceituada revista científica Nature Physics, verificou esse fato com altíssima precisão. Essa comprovação pode ser um importante passo para uma melhor compreensão do que é a matéria escura e de como é a sua distribuição no universo.

“As velocidades com que estrelas e outros componentes visíveis da galáxia giram em torno do seu centro é diferente da velocidade calculada com base na quantidade de matéria que conseguimos ver”, diz Iocco. “Então deve existir matéria que não conseguimos ver, a matéria escura”.

Para chegar a essa conclusão, o trabalho de Iocco foi realizado em duas partes. Primeiro, ele e seus colaboradores analisaram as velocidades reais de rotação de estrelas em torno do centro da galáxia para inferir a massa total da Via Láctea. Depois, previram qual deveria ser essa velocidade, baseados na força de gravidade exercida por toda a massa visível da galáxia.

No gráfico acima, retirado do artigo de Iocco, a faixa cinza representa a velocidade de rotação esperada em função da distância do centro da galáxia. Os pontos em vermelho representam as velocidades reais observadas.

Os cientistas, então, compararam as duas velocidades. Mesmo levando em conta uma grande margem de erro, as velocidades previstas eram muito menores do que as velocidades reais. Assim como acontece em outras galáxias em espiral, há menos massa visível do que massa total. Isso significa que há massa que não conseguimos ver, ou seja, matéria escura, nessa região analisada. Na verdade, a quantidade de matéria escura pode ser até cinco vezes maior do que a quantidade de matéria visível.

“Pela primeira vez, podemos dizer com certeza que há matéria escura entre o Sol e o centro da Via Láctea”, diz Iocco. “Acredito que nosso trabalho contribuirá com experimentos que buscam compreender o que a matéria escura realmente é e como ela está distribuída no universo”.

O que é matéria escura?

Quando pensamos em uma galáxia, o formato que nos vêm à mente é o de uma galáxia em espiral. É o formato da Via Láctea. Vista de cima, se assemelha a um disco do qual partem vários braços, como um ventilador que tem hélices curvadas.

O que muitas vezes esquecemos é que toda essa estrutura, incluindo estrelas e nuvens de gás, está em constante rotação ao redor do próprio centro. A velocidade com que cada parte da estrutura gira depende da distância que está do centro. Mais especificamente, depende da quantidade de massa que existe entre elas e o centro. A massa exerce força gravitacional, e a força gravitacional gera velocidade. Quanto mais massa, mais força, e maior a velocidade.

Dados do artigo de Iocco inseridos em uma foto da Via Láctea. O círculo azul-escuro ilustra a região onde deve existir matéria escura segundo a análise dos pesquisadores (Crédito da foto da Via Láctea: Serge Brunier – http://apod.nasa.gov/apod/ap080104.html).

Nas décadas de 70 e 80, cientistas começavam a fazer experimentos para medir a massa de estrelas de outras galáxias, que não necessariamente tinham o formato em espiral, e essa velocidade de rotação de estrelas. Para fazer isso, analisavam a luz que emitiam e que chegava até nós.

No entanto, encontraram um problema. A velocidade que eles observavam era diferente da velocidade prevista pelas equações. Estava faltando massa. Os físicos, então, denominaram essa massa que não conseguiam observar de matéria escura: matéria porque gera força gravitacional; e escura porque não interage com a luz – ela não emite nem absorve sinais luminosos e, portanto, não conseguimos vê-la.

Hoje, sabemos que a matéria escura existe em diversos sistemas do universo, incluindo galáxias em espiral, como a Via Láctea, e galáxias de formatos diferentes. Porém, os elementos que a compõe e o que ela é exatamente continua a ser um mistério.