85% do universo écomposto de matéria escura, mas não sabemos exatamente o que anã.

A matéria escura não pode ser observada diretamente porque não absorve, reflete ou emite luz, mas os pesquisadores sabem que ela existe devido ao efeito que tem sobre outra matéria. Precisamos da matéria escura para explicar as forças gravitacionais que mantem as gala¡xias unidas, por exemplo.

Os fa­sicos sugeriram que a matéria escura éum primo intimamente relacionado do neutrino, chamado neutrino estanãril . Os neutrinos -partículas subatômicas sem carga e que raramente interagem com a matéria - são liberados durante as reações nucleares que ocorrem no interior do sol. Eles tem uma pequena quantidade de massa, mas essa massa não éexplicada pelo Modelo Padra£o de Fa­sica de Parta­culas. Os fa­sicos sugerem que o neutrino estanãril, uma parta­cula hipotanãtica, poderia explicar essa massa e também ser matéria escura.

Os pesquisadores devem ser capazes de detectar o neutrino estanãril porque éinsta¡vel, diz Ben Safdi, co-autor e professor assistente de física da UM. Decai em neutrinos comuns e radiação eletromagnanãtica. Para detectar a matéria escura, os fa­sicos examinam gala¡xias em busca dessa radiação eletromagnanãtica na forma de emissão de raios-X.

Em 2014, um trabalho seminal descobriu excesso de emissão de raios X de gala¡xias próximas e aglomerados de gala¡xias. A emissão parece ser consistente com a que surgiria da decomposição da matéria escura estanãril de neutrinos, disse Safdi.

Agora, uma metanálise de dados brutos obtidos pelo telesca³pio espacial de raios-X XMM-Newton de objetos na Via La¡ctea durante um período de 20 anos não encontrou evidaªncias de que o neutrino estanãril seja o que compreende a matéria escura. A equipe de pesquisa inclui o aluno de doutorado da UM Christopher Dessert e Nicholas Rodd, fa­sico do grupo de teoria do Berkley Lab e do Berkley Center for Theoretical Physics. Seus resultados são publicados na revista Science .

"Este trabalho de 2014 e acompanhamento confirmaram que o sinal gerou um interesse significativo nas comunidades de astrofa­sica e física departículas devido a  possibilidade de saber, pela primeira vez, exatamente o que éa matéria escura emnívelmicrosca³pico", disse Safdi. . "Nossa descoberta não significa que a matéria escura não seja um neutrino estanãril, mas significa que - ao contra¡rio do que foi afirmado em 2014 - não háevidaªncias experimentais atéo momento que apontem para sua existaªncia".

Os telesca³pios de raios X baseados no Espaço, como o telesca³pio XMM-Newton, apontam para ambientes ricos em matéria escura para procurar essa fraca radiação eletromagnanãtica na forma de sinais de raios-X. A descoberta de 2014 denominou a emissão de raios-X de "linha de 3,5 keV" --keV significa quilo-elanãtron-volts - por causa de onde o sinal apareceu nos detectores de raios-X.

A equipe de pesquisa pesquisou essa linha em nossa própria Via La¡ctea usando 20 anos de dados de arquivo obtidos pelo telesca³pio espacial de raios-X XMM-Newton. Os fa­sicos sabem que a matéria escura se acumula em torno das gala¡xias, portanto, quando análises anteriores analisaram gala¡xias próximas e aglomerados de gala¡xias, cada uma dessas imagens teria capturado alguma coluna do halo da matéria escura da Via La¡ctea.

A equipe usou essas imagens para observar a parte "mais sombria" da Via La¡ctea. Isso melhorou significativamente a sensibilidade de análises anteriores a  procura de matéria escura estanãril de neutrinos, disse Safdi.

"Para onde quer que olhemos, deve haver algum fluxo de matéria escura da auranãola da Via La¡ctea", disse Rodd, do Laborata³rio de Berkeley, devido a  localização do nosso sistema solar na gala¡xia. "Exploramos o fato de que vivemos em um halo de matéria escura" no estudo.

Christopher Dessert, co-autor do estudo, pesquisador de física e doutorado. estudante da UM, os aglomerados de gala¡xias onde a linha de 3,5 keV foi observada também tem grandes sinais de fundo, que servem como rua­do nas observações e podem dificultar a identificação de sinais específicos que podem estar associados a  matéria escura.

"A razãopela qual estamos olhando atravanãs do halo de matéria escura gala¡ctica da nossa Via La¡ctea éque o fundo émuito menor", disse Dessert.

Por exemplo, o XMM-Newton capturou imagens de objetos isolados, como estrelas individuais, na Via La¡ctea. Os pesquisadores capturaram essas imagens e mascararam os objetos de interesse original, deixando ambientes escuros e puros para procurar o brilho da decomposição da matéria escura. A combinação de 20 anos de tais observações permitiu uma sonda de matéria escura de neutrino estanãril a na­veis sem precedentes.

Se os neutrinos estanãreis eram matéria escura, e se o seu decaimento levasse a uma emissão da linha de 3,5 keV, Safdi e seus colegas pesquisadores deveriam ter observado essa linha em suas análises. Mas eles não encontraram evidaªncias de matéria escura estanãril de neutrinos.

"Embora este trabalho, infelizmente, jogue águafria no que parecia ser a primeira evidência da natureza microsca³pica da matéria escura, ele abre uma nova abordagem para procurar matéria escura que poderia levar a uma descoberta em futuro pra³ximo ", disse Safdi.