Está acontecendo uma verdadeira rinha de astrofísicos em torno de um tema que já é bastante controverso: a composição da matéria escura. Um estudo publicado na revista Science se propõe a descartar o neutrino inerte como candidato a partícula formadora desse elemento misterioso do universo, mas o resultado da pesquisa tem dividido opiniões entre os cientistas.

Tudo começou em 2014, quando observações de galáxias próximas e do centro de nossa própria Via Láctea revelaram um fraco brilho de raios-x com uma energia específica, 3,5 kilo-elétron-volts (keV). A pesquisa atribuiu essa emissão ao decaimento de neutrinos inertes com uma massa de 7 keV ao atravessar as galáxias estudadas.

O neutrino inerte, ou neutrino estéril, é uma partícula hipotética. Os neutrinos normais, apesar de abundantes no Universo, são muito difíceis de serem detectadas. Embora semelhantes aos elétrons, elas não possuem carga e contam com muita pouca massa, por isso mal interagem com a matéria normal. Um neutrino estéril, segundo os físicos, não consegue interagir com a matéria normal, exceto talvez gravitacionalmente.

Muito raramente, um neutrino inerte se decompõe em um neutrino comum e um raio-x, que teria uma energia igual a metade da massa do neutrino estéril – muito fraca, mas detectável. Essas características tornaram essas partículas candidatas a formar a matéria escura, uma substância invisível cuja imensa gravidade ajuda manter estrelas dentro do disco galáctico, apesar da velocidade em que elas orbitam.

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As coisas nas bordas externas das galáxias se movem mais rápido do que deveriam se estivessem sob a influência gravitacional da matéria normal. E as lentes gravitacionais – do jeito que a gravidade curva o caminho da luz – são mais fortes do que esperávamos nessas regiões. A partir desses efeitos, os astrônomos calculam que cerca de 85% da matéria no Universo é matéria escura.

O estudo de 2014 acendeu a fagulha da esperança nos físicos, de encontrar uma evidência da natureza microscópica da matéria escura. Porém, estudos de acompanhamento – um em 2016 em uma galáxia anã a 260 mil anos-luz de distância e outro em 2017 em um aglomerado de galáxias a 240 milhões de anos-luz de distância – não encontraram a tal emissão de raios-x dos neutrinos inertes.

Então, uma equipe de pesquisadores decidiu olhar um pouco mais de perto. A Via Láctea tem uma “borda” substancial de matéria escura; portanto, se houver neutrinos inertes em decomposição, eles deverão ser detectáveis ao redor da nossa galáxia. Analisando 20 anos de dados brutos de raios-x do espaço vazio em torno da Via Láctea, os cientistas procuraram sinais de 3,5 KeV. Eles não encontraram nenhum.

“Nossa descoberta não significa que a matéria escura não seja um neutrino estéril, mas significa que – ao contrário do que foi afirmado em 2014 – não há evidências experimentais até o momento que apontem para sua existência”, explicou o físico Ben Safdi, da Universidade de Michigan.

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Mas nem todo mundo está convencido. O físico Alexey Boyarsky, da Universidade de Leiden, na Holanda, publicou uma pesquisa semelhante, usando as mesmas ontes, e que afirma que encontrou a linha de 3,5 KeV. “Acho que este artigo está errado”, disse ele sobre a nova pesquisa à revista Science. Outro físico teórico, Kevork Abazajian, da Universidade da Califórnia, diz que análise de Safdi é muito falha. “Para ser sincero, esse é um dos piores casos de escolha de dados que eu já vi”, disse ele à Science.

Os diferentes resultados podem ser o produto das duas diferentes técnicas de análise; ambas as equipes acreditam que seu método é superior – embora o estudo de Boyarsky ainda não tenha sido revisado por pares. Como nossa galáxia é preenchida com um fino gás ionizado, o céu emite raios-x, que podem atingir picos de energia específica mesmo sem a interferência da matéria escura.

O próprio telescópio XMM-Newton – fonte dos dados usados nas duas pesquisas – também pode brilhar e emitir raios-x. E algumas emissões ainda vêm de além da nossa galáxia. Para ver um brilho de 3,5 keV da matéria escura, os pesquisadores devem filtrá-lo dessas interferências de fundo.

Para fazer isso, Boyarsky e sua equipe analisaram todo o espectro de energias de raios-X que o XMM-Newton pode detectar, modelaram todo o fundo e subtraíram-no dos dados. O físico afirma que removeu picos conhecidos em 3,3 keV e 3,7 keV para revelar o pico inexplicável de 3,5 keV.

Safdi adotou uma abordagem diferente: emprestando técnicas estatísticas desenvolvidas em aceleradores de partículas, eles analisaram o espectro de cada imagem separadamente e escrutinaram dados apenas em uma faixa muito mais estreita. Boyarsky acredita que, como Sadfi e sua equipe não eliminaram os outros dois picos de fundo, eles podem ter confundido um platô criado pelos três picos sobrepostos por um espectro plano.

O físico da Universidade de Michigan se defende afirmando que sua equipe descobriu que subtrair os outros picos e ampliar a janela de energia não altera o resultado. “Se existir um pico de 3,5 keV”, ele diz, “a técnica mais sofisticada de minha equipe o teria revelado”.

Boyarsky está tentando publicar sua análise. Um jornal de física recusou, dizendo que não era suficientemente “interessante”, diz ele. Agora, o físico enviará o estudo à Science. “Não me importo se for publicado, mas gostaria que fosse revisto por pares”, diz ele. “Eles não podem dizer que não é interessante.”

Já Sadfi espera que o seu trabalho incentive outros pesquisadores a continuar as buscas. “Embora esse trabalho, infelizmente, jogue água fria no que parecia ser a primeira evidência da natureza microscópica da matéria escura, ele abre uma nova abordagem para procurar matéria escura que pode levar a uma descoberta em futuro próximo”.

Via: Science/Science Alert