Em geral os Modelos de Matéria Escura diferem bastante entre si. Um ponto de discórdia testável é a presença de subhalos nas galáxias. Toda galáxia está mergulhada num halo de Matéria Escura, uma nuvem imensa e rarefeita. Se ela for fria (partículas com velocidade baixa), esse halo deveria estar salpicado de nódulos menores e bem mais densos, os subhalos. Se for morna, os menores nem se formam. Contar esses nódulos ajuda a dizer do que ela é feita.
Os subhalos atraem sua vizinhança gravitacionalmente. Os que interessam aqui têm de um milhão a cem milhões de massas solares, e deixam assinaturas em estruturas de tamanho parecido.
Nossa Galáxia possui as chamadas correntes estelares, que são restos de aglomerados globulares, bolas com dezenas de milhares a milhões de estrelas que a maré da Galáxia vai desfiando ao longo de bilhões de anos, até virarem fios de dezenas de graus no céu. Uma corrente fria e fina é como areia, qualquer passo deixa pegada. Em pouco mais de uma década o censo na Via Láctea passou de um punhado para quase cem, graças sobretudo ao satélite Gaia.
Em 2018 descobrimos um esporão e uma lacuna em GD-1, corrente que alguns pesquisadores chamam de jackpot, que significa prêmio máximo no cassino. A interpretação foi de um encontro com um subhalo. Dessas perturbações tiramos um limite para a massa da partícula de Matéria Escura!
Só que a Via Láctea não é um palco parado. Tem disco, braços espirais, barra e satélites caindo, e tudo isso também puxa as correntes. Havia estudos de um efeito por vez, a barra aqui, a Grande Nuvem de Magalhães ali. Faltava ver uma galáxia realista inteira, evoluindo no tempo, sem nada escuro por perto.
No fim de agosto, Arora e colaboradores fizeram essa conta. Simularam cerca de 15 mil correntes em quatro galáxias parecidas com a nossa, durante 5 bilhões de anos, sem nenhum subhalo. Três quartos ganharam esporões, dobras ou envelopes, apenas umas 70 saíram lisas. As lacunas surgiram na escala de um a cinco graus, onde se esperava a assinatura dos subhalos. Um esporão parecido com o de GD-1 brotou na galáxia mais isolada da amostra. Na mesma conta com uma galáxia estática e simétrica, 35% das correntes saem sem estrutura, contra 2% das lisas no caso realista.
Acho ruim esse controle ter chegado só agora pois era o teste mais natural possível. Suspeito que a empolgação tenha pesado um pouco, e quando o prêmio máximo parece ao alcance a gente para de perguntar quanto do sinal é a Galáxia se mexendo.
Nada disso descarta a Matéria Escura nem os subhalos. Só pela forma, pegada de subhalo e ruído da Galáxia são indistinguíveis. Muda a expectativa, uma corrente isolada deixou de ser suficiente.
O Observatório Vera Rubin vai enxergar quase três magnitudes mais fundo que os levantamentos de hoje e revelar centenas de correntes novas. Com velocidades estelares e estatística de populações inteiras, dá para separar o padrão da Galáxia da pancada do subhalo.
A resposta razoável não será só Matéria Escura, nem apenas Via Láctea, mas as duas juntas. Um sinal vale exatamente o quanto conhecemos do fundo contra o qual ele aparece, e antes de conferir o bilhete é bom saber como é um bilhete sem prêmio.
Prof. Alexandre Zabot
Referências
Bonaca, A., Hogg, D. W., Price-Whelan, A. M. & Conroy, C. (2019). The Spur and the Gap in GD-1: Dynamical Evidence for a Dark Substructure in the Milky Way Halo. ApJ, 880, 38. DOI
Banik, N., Bovy, J., Bertone, G., Erkal, D. & de Boer, T. J. L. (2021). Novel constraints on the particle nature of dark matter from stellar streams. JCAP, 10, 043. ADS
Arora, A., Ferguson, P. S., Nibauer, J. et al. (2026). No Stream Left Unscathed: The Imprint of a Host Galaxy. ApJ, 1008, 91. DOI