A misteriosa matéria escura não é visível através de telescópios de qualquer alcance. Ele se manifesta apenas como um efeito gravitacional na matéria comum. Esta triste verdade parece ter que ser reconsiderada. Para o deleite dos cientistas.
Em um distante aglomerado de galáxias, algo está absorvendo e reemitindo raios X de uma determinada energia. E esse algo não pode ser uma substância comum. Esta conclusão é feita em um estudo publicado por um grupo de pesquisa liderado por Joseph P. Conlon, da Universidade de Oxford. O trabalho está disponível no site de pré-impressão arXiv.org.
De acordo com o comunicado de imprensa da pesquisa, Esta história de detetive começou em 2014. Então, uma equipe científica liderada por Ezra Bulbul (Esra Bulbul) do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge descobriu um fenômeno estranho. A emissão de raios-X do aglomerado de galáxias conhecido como Cluster Perseus mostrou uma linha de emissão espectral com energia de 3,5 keV. O resultado foi obtido com os instrumentos dos telescópios XMM-Newton e Chandra. A mesma linha foi encontrada na radiação de 73 outros aglomerados de galáxias registrados pelo telescópio XMM-Newton.
Apenas uma semana após a publicação deste resultado, outro grupo liderado por Alexey Boyarsky da Universidade de Leiden, na Holanda, relatou ter observado a mesma linha na emissão da galáxia M31 e nos arredores do aglomerado Perseus no mesmo instrumento XMM-Newton.
Nenhum processo astrofísico conhecido leva à formação de tal linha. Portanto, os astrônomos sugeriram que eles estão lidando com a radiação da misteriosa matéria escura.
Muitos astrônomos tentaram replicar essas observações, mas a linha misteriosa foi encontrada e depois não foi. Isso levou os céticos a especular que os cientistas estavam experimentando um erro no funcionamento do instrumento ou no processamento de dados.
Em 2016, o novo telescópio japonês Hitomi, especialmente projetado para observar linhas espectrais de raios-X, não foi capaz de detectar a linha de 3,5 keV na radiação do aglomerado Perseus. Parecia que o problema estava finalmente encerrado. Mas isso foi apenas outra reviravolta na história.
A equipe de Conlon percebeu que as imagens de Hitomi eram muito menos nítidas que as de Chandra. Portanto, a imagem do aglomerado Perseus misturou sinais de duas fontes: a radiação de gás quente localizada ao redor de uma galáxia massiva no centro do aglomerado e a luz que emana das proximidades de um buraco negro supermassivo no centro da própria galáxia.
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Imagens mais claras do Chandra permitem discernir a contribuição dessas fontes. Tirando vantagem disso, os autores puderam analisar separadamente a contribuição do buraco negro e a radiação do gás quente.
Tendo nas mãos as primeiras observações de "Chandra" feitas em 2009, descobriram uma coisa surpreendente: foi observada uma linha espectral de 3,5 keV, mas nos "raios X" emitidos pelo gás, era uma linha de radiação, e na radiação de um buraco negro - uma linha absorção! Como se viu, o telescópio Hitomi misturou a contribuição de duas fontes, como resultado, as linhas se compensaram e, portanto, não foram observadas. Os pesquisadores verificaram isso realizando os cálculos apropriados.
Mas como é que, olhando "diretamente nos olhos" de um buraco negro, os astrônomos detectam a absorção de quanta com uma energia de 3,5 keV e, observando um gás longe o suficiente dele, captam radiação na forma desses quanta?
Este fenômeno é conhecido há muito tempo por especialistas que trabalham com telescópios ópticos. Imagine uma estrela protegida de nós por uma nuvem de gás. O gás absorve quanta de uma certa energia e imediatamente os irradia novamente. Mas essa radiação ocorre em todas as direções: de volta à estrela, perpendicular à linha do "observador da estrela" (a linha de visão, como dizem os especialistas), e assim por diante. Portanto, olhando diretamente para a estrela, encontramos uma linha de absorção, pois alguns dos quanta emitidos pela estrela com esta energia não nos atingirão.
Agora, orgulhosamente, nos afastamos da estrela e voltamos nosso olhar para aquela parte da nuvem, que está "ao lado" dela. Esses átomos de gás também absorvem a radiação da estrela e também a reemitem. Mas desta vez não vemos a luz da própria estrela, ela se espalha em um grande ângulo com a linha de visão. Mas vemos aquela parte da luz absorvida que o gás emitirá em nossa direção (afinal, ele emite luz em todas as direções uniformemente). Portanto, ao olhar para essas regiões "laterais" do gás, veremos uma linha de radiação!
Tudo, ao que parece, é maravilhoso. E a vizinhança do buraco negro supermassivo de fato emite quanta com uma energia de 3,5 keV, bem como quanta de muitas outras energias de uma ampla gama. Mas, para reproduzir a imagem que acabamos de descrever, precisamos assumir que na nuvem de gás quente ao redor da galáxia há algo que absorve quanta dessa energia específica e, em seguida, os irradia novamente. E, como mencionado acima, as substâncias comuns simplesmente não podem fazer isso!
Então, ainda é matéria escura? Conlon e seus colegas acham que sim. Eles até desenvolveram seu próprio modelo dessa substância misteriosa que reproduz esse comportamento. No entanto, os autores ainda não descartaram a opção de erro. Os estudos subsequentes devem finalmente esclarecer a questão.
