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Cientistas propõe nova maneira de observar matéria escura

De forma surpreendente, a maior parte da matéria existente no Universo parece ser invisível. Tudo aquilo que conseguimos observar diretamente, como galáxias, estrelas e até...

Redação
08/10/2026

De forma surpreendente, a maior parte da matéria existente no Universo parece ser invisível. Tudo aquilo que conseguimos observar diretamente, como galáxias, estrelas e até as nuvens de gás interestelar, representa apenas cerca de 15% de toda a matéria do Universo.

O restante seria composto por matéria escura, uma forma de matéria que não emite, absorve ou reflete luz de maneira detectável e que, até onde sabemos, interage principalmente por meio da gravidade. Sua presença, no entanto, parece ser fundamental para manter estruturas cósmicas de grande escala, como galáxias e aglomerados de galáxias.

As tentativas de descobrir do que a matéria escura é feita incluem experimentos que utilizam grandes quantidades de xenônio líquido mantido em temperaturas extremamente baixas, além da observação de regiões como o centro da Via Láctea em busca de partículas que poderiam se destruir mutuamente e produzir sinais detectáveis. Até agora, porém, essas estratégias não conseguiram esclarecer definitivamente a natureza dessa matéria.

Diante disso, pesquisadores estão considerando uma possibilidade diferente: em vez de procurar diretamente partículas de matéria escura ou seus sinais mais conhecidos, talvez seja necessário procurar evidências de que elas estejam se transformando em partículas ainda mais hipotéticas, como os grávitons, que seriam responsáveis por transmitir a força gravitacional.

Uma equipe de físicos propôs procurar sinais indiretos de um processo em cadeia no qual partículas de matéria escura poderiam decair e produzir grávitons. Esses grávitons, por sua vez, poderiam transformar-se em fótons, partículas que compõem a luz, ao atravessarem grandes campos magnéticos presentes no espaço.

A ideia depende de um fenômeno conhecido como efeito Gertsenshtein, no qual grávitons produzidos pelo decaimento da matéria escura poderiam ser convertidos em fótons quando percorressem campos magnéticos suficientemente extensos.

Os grávitons são partículas hipotéticas que, em algumas teorias, seriam responsáveis por transportar a força da gravidade, de maneira semelhante à função desempenhada pelos fótons em relação à força eletromagnética. O problema é que, mais de um século depois de a ideia ter sido considerada, ainda não existem evidências experimentais conclusivas de que os grávitons realmente existam.

Suas interações previstas seriam tão fracas que alguns físicos consideram possível que sua detecção direta jamais seja viável. Por isso, a proposta não depende de observar um gráviton individualmente, mas de identificar os efeitos de uma possível sequência de transformações ocorrendo em escala cosmológica.

De acordo com esse cenário, partículas de matéria escura existentes no Universo primordial poderiam ter decaído e produzido grávitons. Durante sua propagação pelo espaço, esses grávitons poderiam ter sido convertidos em fótons de raios gama ao atravessar campos magnéticos existentes entre as galáxias.

O processo teria maior probabilidade de ocorrer nos chamados filamentos cósmicos, enormes estruturas compostas por gás, poeira e galáxias que conectam diferentes regiões da teia cósmica, a maior estrutura conhecida do Universo. Estimativas indicam que esses filamentos podem ocupar até 30% do volume de Hubble atualmente acessível à observação, ou seja, a região do Universo observável dentro da qual podemos receber informações devido à expansão cósmica.

Esses filamentos também apresentam campos magnéticos que podem permanecer relativamente uniformes ao longo de distâncias de milhões de anos-luz. Apesar de sua enorme extensão, esses campos são extremamente fracos.

Sua intensidade pode chegar a apenas alguns décimos de pT, enquanto o campo magnético na superfície da Terra é de aproximadamente 50 μT. Mesmo esse campo terrestre, por sua vez, é cerca de 100 vezes mais fraco do que o de um ímã comum de geladeira.

A questão central, então, é como os pesquisadores poderiam distinguir esse possível processo de outras fontes naturais de raios gama existentes no Universo. A resposta estaria na quantidade de radiação detectada. Os cientistas poderiam procurar um fluxo de raios gama acima do nível de radiação de fundo esperado, calculado a partir de observações realizadas pelo telescópio espacial Fermi de raios gama.

Um excesso desse tipo não provaria automaticamente a existência da matéria escura ou dos grávitons, mas poderia fornecer uma pista compatível com o processo proposto e justificar investigações mais detalhadas.

Essa abordagem também mudaria o foco de parte das pesquisas sobre matéria escura. Em vez de concentrar a procura principalmente nos centros das galáxias, onde muitos experimentos buscam sinais associados à matéria escura, os cientistas poderiam direcionar mais atenção ao espaço entre as galáxias.

Isso ocorre porque a conversão entre grávitons e fótons exigiria distâncias cosmológicas muito grandes para se tornar suficientemente significativa. Como consequência, o sinal esperado provavelmente teria origem predominantemente extragaláctica, e não no centro da Via Láctea.

Outro aspecto importante da proposta é que o mecanismo físico utilizado para explicar a conversão de grávitons em fótons não exige, por si só, uma nova teoria para as interações conhecidas da física de partículas. O processo está de acordo com o Modelo Padrão da física de partículas; a única hipótese adicional necessária seria a possibilidade de a matéria escura decair em grávitons.

Isso torna a proposta particularmente interessante porque procura investigar uma forma desconhecida de matéria sem exigir que todos os mecanismos físicos envolvidos sejam completamente reformulados.

O próximo passo poderá envolver observatórios espaciais capazes de realizar levantamentos mais sensíveis do céu em raios gama. Entre as possibilidades está o Advanced Particle-astrophysics Telescope, um observatório espacial de próxima geração que foi proposto para estudar fenômenos astrofísicos de alta energia.

Caso seja lançado conforme planejado, o instrumento poderá alcançar uma sensibilidade aproximadamente dez vezes maior para esse tipo de processo do que a obtida pelo telescópio Fermi utilizado nas análises atuais.

Por enquanto, entretanto, a existência desse processo permanece uma hipótese. Não há confirmação de que a matéria escura seja composta pelas partículas consideradas nesse modelo, nem de que grávitons existam ou possam ser produzidos dessa maneira.

O que os pesquisadores propõem é uma nova forma de procurar pistas: observar os raios gama que poderiam representar o último elo de uma cadeia iniciada por uma forma invisível de matéria e terminada pela produção de luz. Se algum excesso compatível com essa previsão for encontrado, ele poderá oferecer uma nova janela para investigar um dos maiores mistérios da cosmologia moderna.

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