A matéria escura tem sido a famosa planta de salão da astronomia por décadas — invisível, intocável, mas de alguma forma responsável por manter galáxias unidas como cola cósmica. O modelo padrão de "matéria escura fria" tem funcionado razoavelmente bem, mas à medida que os telescópios melhoraram, começaram a notar discrepâncias estranhas. Galáxias anãs tinham centros de matéria escura surpreendentemente esparsos, enquanto outras observações mostravam aglomerados de matéria escura inesperadamente densos. Esses dois problemas pareciam apontar em direções opostas, como um GPS dizendo para ir ao norte e ao sul simultaneamente.

Físicos do Observatório da Montanha Púrpura da Academia Chinesa de Ciências (CAS) têm uma nova proposta: talvez a matéria escura não seja um único tipo de partícula. Seu modelo de "matéria escura autointeragente de dois componentes" postula pelo menos dois tipos de partículas de matéria escura — uma mais pesada, outra mais leve — que podem colidir diretamente entre si, não apenas através da gravidade. Isso leva à "segregação de massa": partículas mais pesadas derivam em direção aos centros galácticos, enquanto as mais leves vagam para fora, como a lenta migração de estrelas em um aglomerado.

Usando simulações computacionais de alta resolução e modelagem teórica detalhada, a equipe descobriu que esse processo explica naturalmente tanto os núcleos de baixa densidade em galáxias anãs quanto os aglomerados densos que causam forte lenteamento gravitacional. O modelo também aumenta a probabilidade de eventos de lenteamento gravitacional em pequena escala, ajudando a explicar por que os astrônomos veem mais deles do que os modelos tradicionais preveem. Em outras palavras, a matéria escura pode ser mais complicada do que pensávamos — mas de uma forma que finalmente faz as observações confusas se encaixarem.

O estudo, publicado no Science Bulletin, segue trabalhos anteriores no Physical Review D por Daneng Yang, Yi-Zhong Fan, Siyuan Hou e Yue-Lin Sming Tsai. O Observatório da Montanha Púrpura também está envolvido na detecção de matéria escura através do satélite DAMPE (Wukong), então eles não estão apenas teorizando — estão caçando.

Materiais fornecidos pela Science China Press.