Um dos mistérios mais intrigantes da astronomia pode ter se tornado ainda mais complexo. Pesquisas recentes indicam que a Via Láctea poderia estar gerando uma quantidade de antimatéria muito superior ao que se acreditava anteriormente, após cientistas terem detectado que partículas conhecidas como pósitrons estão escapando da galáxia antes de serem aniquiladas.

O estudo, liderado por Thomas Siegert da Universidade Julius Maximilian de Würzburg, na Alemanha, e Hiroki Yoneda da Universidade de Kyoto, no Japão, oferece indícios do que pode ser a primeira observação da assinatura em raios gama resultante da aniquilação de matéria e antimatéria fora dos limites da Via Láctea.

Caso essas descobertas sejam validadas, os autores sugerem que alguns dos pósitrons gerados na galáxia podem estar se deslocando para além do disco galáctico antes de colidirem com elétrons e se aniquilarem.

“Isso seria a primeira evidência de aniquilação extragaláctica de pósitrons”, declarou Siegert. “Esse fato indicaria que a quantidade de pósitrons na Via Láctea é consideravelmente maior do que a observada atualmente dentro dela.”

O enigma dos pósitrons

• Os pósitrons representam a versão de antimatéria dos elétrons, compartilhando massa e spin com as partículas comuns, mas possuindo carga elétrica oposta;
• Quando um pósitron encontra um elétron, ocorre a aniquilação, resultando na liberação de raios gama caracterizados por uma energia de 511 quiloelétron-volts (511 keV);
• Astrônomos têm mapeado essa emissão em raios gama na Via Láctea por décadas para identificar os locais onde essas aniquilações acontecem. Contudo, a quantidade observada de pósitrons excede o que as fontes astrofísicas conhecidas conseguem justificar;
• Mesmo levando em conta a produção dessas partículas por isótopos radioativos oriundos de explosões estelares e outros fenômenos energéticos como buracos negros e estrelas de nêutrons, o sinal detectado continua sendo maior do que o esperado.

Mais de duas décadas de observações

Os novos indícios surgiram da análise abrangente dos dados coletados pelo telescópio espacial INTEGRAL, pertencente à Agência Espacial Europeia (ESA), que monitorou o céu em raios gama entre 2002 e 2025.

Durante a elaboração dos mapas mais detalhados já realizados sobre a emissão de 511 keV na Via Láctea, Siegert e Yoneda perceberam sinais inesperados.

“Procuramos entender qual poderia ser o erro”, comentou Siegert. “Por exemplo, dividimos os dados em blocos de três anos, comparando as imagens obtidas e criando composições cumulativas ao longo do tempo.”

Ele acrescenta que os sinais permaneceram consistentes durante toda a análise. “Os sinais estavam sempre presentes e pareciam se intensificar com o tempo. Essa não é uma característica típica de um erro sistemático causado por equipamentos.”

Sinais aparecem fora do disco da galáxia

A evidência considerada mais robusta foi detectada no Complexo C, uma vasta nuvem de hidrogênio que está se movendo em direção ao disco da Via Láctea.

Outra pista preliminar foi identificada na Corrente de Magalhães, uma longa faixa gasosa associada às Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães enquanto orbitam a Via Láctea.

Os pesquisadores ressaltam que nenhuma das áreas mencionadas deveria gerar uma quantidade significativa de pósitrons isoladamente, sugerindo assim que essas partículas podem ter percorrido distâncias até esses locais antes da aniquilação.

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Uma descoberta que cria outro problema

A possibilidade dos pósitrons escaparem da Via Láctea traz um novo dilema para os cientistas.

“Para que os pósitrons possam se aniquilar eficientemente, eles precisam ser lentos. A ideia comum sobre antimatéria destruindo matéria violentamente não é aplicável no espaço. Portanto, se os pósitrons precisam ser lentos para se aniquilar, isso significa que eles nunca conseguiriam sair da Via Láctea”, explicou Siegert.

Ele sugere ainda que há uma população desses pósitrons com energias elevadas capazes de deixar a galáxia antes de desacelerar. “Isso implica que existe uma fração desses pósitrons em altas energias escapando da Via Láctea para desacelerar na Corrente de Magalhães. Esta fuga era algo inesperado.”

Dado que as estimativas sobre a produção de pósitrons são baseadas nas localizações onde eles se aniquilam, essa possibilidade indica que a Via Láctea gera muito mais antimatéria do que se supunha anteriormente.

Os especialistas calculam que a galáxia pode produzir cerca de 100 tredecilhões de pósitrons por segundo, um número entre duas e três vezes superior às previsões anteriores.

“A dispersão é realmente uma questão intrigante aqui, mas eu diria que a origem dos pósitrons observados durante as aniquilações é ainda mais enigmática”, afirmou Siegert. “Estamos diante do desafio de explicar simplesmente quantos pósitrons existem na Via Láctea. Se esse número for realmente maior do que imaginamos, ficaremos sem explicações satisfatórias dentro dos modelos astrofísicos convencionais.”

Resultado ainda precisa ser confirmado

Ainda que as descobertas apresentem grande potencial científico, os autores enfatizam que os resultados carecem de confirmação adicional.

O sinal mais forte atingiu um nível estatístico equivalente a 4 sigma, correspondendo aproximadamente à probabilidade de uma em cada 15 mil chances ser resultado puro do acaso. Na física, um resultado só é considerado validado quando alcança 5 sigma.

Siegert expressou confiança na existência real do sinal relacionado à aniquilação, mas destacou a necessidade urgente de novas observações para confirmar sua magnitude.

A expectativa recai sobre o Compton Spectrometer and Imager (COSI), missão prevista pela NASA para lançamento em 2027. Os pesquisadores acreditam que esse instrumento poderá verificar se esses sinais considerados “promissores” são autênticos e ajudarão a localizar onde os pósitrons são gerados dentro da Via Láctea.

Caso futuras observações corroborem esses achados, o entendimento sobre a origem da antimatéria na Via Láctea poderá receber novas dimensões complexas, levando os cientistas a explorar explicações além das teorias astrofísicas tradicionais.

“Em algum momento teremos que considerar modelos não convencionais relacionados à matéria escura para justificar essa quantidade imensa de pósitrons encontrados, incluindo partículas leves associadas à matéria escura”, concluiu Siegert.

Os resultados deste estudo foram divulgados na revista científica Astronomy & Astrophysics.