Estudo revela que a matéria escura pode interagir com a matéria normal além da gravidade.

Porque é que chamamos “matéria escura” à matéria escura?

O motivo de lhe chamarmos matéria escura não tem a ver com ser uma substância “sombria” no sentido comum. O termo existe porque, ao que tudo indica, a matéria escura não interage com a luz.

A distinção é pequena, mas essencial. A matéria regular pode parecer escura porque absorve radiação. É por isso que, por exemplo, conseguimos ver a silhueta de nuvens moleculares recortada contra o brilho difuso das estrelas da Via Láctea: há uma ligação física entre a luz e a matéria que permite esse contraste.

Luz, carga eléctrica e a ausência de ligação na matéria escura

A luz é uma onda electromagnética. Como os átomos têm electrões e protões com carga eléctrica, a matéria pode emitir, absorver e espalhar luz. Já a matéria escura, segundo o que se infere das observações, não tem carga eléctrica - não dispõe desse “ponto de contacto” com a radiação electromagnética. Assim, quando luz e matéria escura se encontram, atravessam-se mutuamente sem que a luz seja absorvida ou desviada por interacções eléctricas.

O conjunto de medições astronómicas indica, portanto, que a matéria escura e a luz partilham sobretudo a gravidade.

Gravidade, lenteamento gravitacional e como “vemos” o invisível

Quando a matéria escura se concentra em torno de uma galáxia, a sua atracção gravitacional pode desviar a trajectória da luz que passa nas proximidades. Esse efeito - o lenteamento gravitacional - permite-nos mapear a distribuição de matéria escura no Universo ao observar como a luz de objectos de fundo é deformada pela gravidade.

Também é claro que a matéria escura interage gravitacionalmente com a matéria regular: a sua força ajuda a fazer com que galáxias se aglomerem e acabem por formar superenxames.

A grande dúvida: será a gravidade a única interacção?

O que continua por esclarecer é se a matéria escura e a matéria regular interagem apenas por gravidade. Se um átomo e uma partícula de matéria escura se cruzassem no espaço, será que passariam mesmo um pelo outro sem qualquer outra consequência?

Como ainda não observámos directamente partículas de matéria escura, resta-nos inferir a partir de modelos e de sinais indirectos. A maioria dos cenários teóricos assume que a gravidade é o principal elo comum entre a matéria escura, a luz e a matéria regular. Nesse enquadramento, a matéria escura e a matéria normal podem acumular-se nas mesmas regiões, mas não colidem nem se fundem como acontece com nuvens interestelares.

Ainda assim, um estudo recente aponta para algo diferente: pode haver uma interacção adicional, ténue mas mensurável, entre matéria escura e matéria regular - e isso abriria uma janela para propriedades mais subtis desta componente misteriosa do cosmos.

Matéria escura e galáxias anãs ultraténues: o teste observacional

A investigação analisou seis galáxias anãs ultraténues (GAU), pequenas galáxias satélite próximas da Via Láctea que parecem conter muito menos estrelas do que a sua massa total faria esperar.

A explicação é que estas galáxias seriam, em grande parte, constituídas por matéria escura. E aqui surge uma previsão testável: se a matéria escura e a matéria regular apenas interagirem pela gravidade, então a distribuição de estrelas dentro destas galáxias deverá seguir um padrão específico. Se, pelo contrário, existir uma interacção directa entre matéria escura e matéria regular, essa distribuição tenderá a ficar distorcida em relação ao padrão esperado.

Simulações: dois cenários, duas assinaturas estelares

Para colocar a ideia à prova, a equipa recorreu a simulações computacionais comparando dois quadros:

• Modelo sem interacção directa (apenas gravidade): a distribuição estelar deveria tornar-se mais densa no centro das GAU e mais difusa nas bordas.
• Modelo com interacção directa: as estrelas deveriam apresentar uma distribuição mais uniforme.

Ao confrontar os resultados com as observações das seis galáxias, o modelo com interacção revelou-se um ajuste ligeiramente melhor.

O indício é, portanto, que matéria escura e matéria regular podem interagir de formas que vão além do simples “puxão” gravitacional.

O que isto pode significar para os modelos de matéria escura

Os dados disponíveis ainda não chegam para determinar a natureza exacta dessa interacção. Mesmo assim, a possibilidade de existir qualquer acoplamento adicional já é, por si só, surpreendente.

Se se confirmar, isso sugere que alguns dos modelos tradicionais de matéria escura estão pelo menos parcialmente errados. E, mais do que um detalhe teórico, poderá indicar caminhos para novas estratégias de detecção directa, procurando sinais muito fracos de interacção com a matéria normal em vez de depender apenas de efeitos gravitacionais.

Para onde pode avançar a investigação a seguir

Um passo natural será alargar a amostra para mais galáxias anãs ultraténues e melhorar a qualidade das medições da cinemática estelar (como as estrelas se movem dentro destas galáxias). Quanto mais preciso for o retrato da distribuição e dos movimentos, mais fácil será distinguir entre um padrão imposto apenas pela gravidade e um padrão influenciado por uma interacção adicional.

Em paralelo, estas pistas podem ser combinadas com outras linhas de evidência cosmológica - como a forma como a matéria se organizou ao longo do tempo - para restringir que tipo de partícula poderia constituir a matéria escura. Com melhores observações e modelos mais refinados, poderemos aproximar-nos da solução de um mistério que continua “escuro”, mas talvez não totalmente invisível.

Este artigo foi originalmente publicado por Universo Hoje. Leia o artigo original.