No centro das gala¡xias espirais osaquelas próximas de nós, mas também aquelas a bilhaµes de anos-luz de distância osha¡ uma vasta regia£o esfanãrica composta departículas de matéria escura. Esta regia£o tem duas caracteri­sticas definidoras: uma densidade que éconstante atéum certo raio que se expande surpreendentemente ao longo do tempo, enquanto a densidade diminui. Isso sugere a existaªncia de uma interação direta entre aspartículas elementares que compõem o halo da matéria escura e aquelas que compõem a matéria comum ospra³tons, elanãtrons, naªutrons e fa³tons. Prevemos que esta hipa³tese estãoem conflito direto com a atual teoria predominante usada para descrever o universo osconhecida como Lambda-Cold Dark Matter osque postula quepartículas de matéria escura fria são inertes e não interagem com nenhuma outra parta­cula, exceto gravitacionalmente. 

Essas importantes descobertas foram relatadas em um novo estudo, publicado recentemente na revista Astronomy and Astrophysics  , que estudou um grande número de gala¡xias distantes, a cerca de sete bilhaµes de anos-luz de distância. O estudo, conduzido por Gauri Sharma e Paolo Salucci do SISSA, juntamente com Glen Van de Ven da Universidade de Viena, deu uma nova olhada em um dos maiores mistanãrios da física moderna. Segundo os autores, esta nova pesquisa representa um passo a  frente em nossa compreensão da matéria escura, o elemento indescrita­vel em nosso universo que foi teorizado com base em seus efeitos demonstra¡veis ​​nos corpos celestes, mas que ainda não foi comprovado diretamente. Isso apesar de qualquer número de observações e experimentos astrofisicos direcionados criados para esse fim em laboratórios subterra¢neos dedicados.

A matéria escura compaµe aproximadamente 84% da massa do cosmos: "Sua presença dominante em todas as gala¡xias decorre do fato de que as estrelas e o gás hidrogaªnio se movem como se governados por um elemento invisível", explica Gauri Sharma. Atéagora, as tentativas de estuda¡-lo se concentraram em gala¡xias próximas a  nossa: "Neste estudo, no entanto", explica ela, "pela primeira vez, procuramos observar e determinar a distribuição da massa de gala¡xias espirais com a mesma morfologia daquelas próximas, mas muito mais distantes e, portanto, cerca de sete bilhaµes de anos mais cedo. A ideia éessencialmente que esses progenitores de gala¡xias espirais como a nossa podem oferecer pistas fundamentais sobre a natureza da parta­cula no coração do mistério de matéria escura." Paolo Salucci acrescenta que "regia£o em que sua densidade éconstante." Esse traa§o já havia sido observado em estudos que examinaram gala¡xias próximas, alguns dos quais também obra do SISSA.

A nova pesquisa revelou, no entanto, que essa regia£o central tinha algo totalmente inesperado no contexto do chamado "modelo padrãode cosmologia". Sharma diz que "como resultado do contraste entre as propriedades das gala¡xias espirais próximas e distantes - isto anã, entre as gala¡xias de hoje e seus ancestrais de sete bilhaµes de anos antes, pudemos ver que não são existe uma regia£o inexplica¡vel com uma densidade constante da matéria escura, mas também que suasDimensões aumentam ao longo do tempo como se estivessem sendo submetidas a um processo de expansão e diluição conta­nuas." Esta evidência émuito difa­cil de ser explicada se aspartículas de matéria escura não interagem, como postulado no modelo Lambda-CDM. "Na pesquisa que publicamos recentemente", diz Sharma, "matéria comum , que ao longo do tempo lentamente constra³i uma regia£o de densidade consistente do centro da gala¡xia para fora." Mas hámais.

"Incrivelmente, a regia£o acima com densidade constante se expande com o tempo. a‰ um processo muito lento, mas inexora¡vel", afirma Salucci. Uma explicação possí­vel? "O mais simples éque, no ina­cio, quando a gala¡xia se formou, a distribuição da matéria escura no halo esfanãrico era a prevista pela teoria Lambda-CDM, com um pico de densidade no centro. Mais tarde, o disco gala¡ctico que caracteriza gala¡xias espirais éformada, cercada por um halo departículas de matéria escura extremamente densa. Este processo criaria uma regia£o esfanãrica de densidade consistente dentro do halo de matéria escura, comDimensões que aumentam proporcionalmente ao longo do tempo e finalmente atingem as do disco estelar gala¡ctico, conforme descrito no artigo em Astronomy and Astrophysics . “Os resultados do estudo levantam questões importantes para cenários alternativos que descrevempartículas de matéria escura (além de Lambda-CDM), como Matanãria Escura Quente, Matanãria Escura Autointerativa e Matanãria Escura Ultra Leve”, diz Sharma.

"Esses modelos também devem levar em conta a clara evolução temporal registrada na regia£o acima. As propriedades de gala¡xias muito distantes no espaço e no tempo oferecem aos cosma³logos uma porta de entrada genua­na para a compreensão dos mistanãrios da matéria escura..” a‰ interessante notar, “que, de acordo com a filosofia de Nietzsche, a verdade deste mistério pode ser revelada não pelo detalhamento do cena¡rio mais bonito osaquele que ématematicamente mais elegante, simples e antecipado como uma expansão de longa data. teorias verificadas - mas sim atravanãs de um cena¡rio "feio" determinado por uma fenomenologia observacional deselegante e complicada, a partir de uma teoria física negligenciada que écompletamente alheia ao que nos éfamiliar", diz Salucci.