Estudo das possíveis assinaturas em rádio geradas pela matéria escura em sistemas gravitantes

Resumo

O fato de que matéria escura (ME) interage muito fracamente com o Modelo Padrão (MP) implica em muitas dificuldades na busca pela mesma. Assim, qualquer situação que possa colocar em evidência assinaturas de ME é de grande interesse científico. As interações entre as partículas ME e o MP são proporcionais à densidade da partícula com a qual interage. Logo, isso sugere que poderíamos estudar a presença de matéria ME perto de objetos astronômicos onde a força gravitacional é muito forte como anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros. Sinais de candidatos a matéria escura poderiam ser detectados através aniquilação ou decaimento dessas partículas em fluxos de raios cósmicos, fluxos de fótons e fluxos de neutrinos em faixas de energia onde possivelmente, o sinal produzido pela ME excede o sinal do background dos processos astrofísicos comuns. Então, um ponto interessante é o estudo combinado desses fluxos provenientes de objetos gravitantes fortes e a comparação do espectro típico deles com o espectro produzido pelo candidato a ME. Entre as promissoras estratégias de estudo, destacamos as emissões secundárias, produzidas pelas interações do elétron relativístico/ pósitron resultante da aniquilação da ME. Estas emissões podem ser caracterizadas como: 1) ondas de rádio da radiação síncrotron de elétrons e pósitrons, 2) raios gama devido ao espalhamento Compton e 3) raios gama devido a processos de bremsstrahlung. A combinação de raios gama e ondas de rádio pode dar pistas interessantes para evidenciar a natureza da ME. Observações feitas pelo telescópio Fermi-LAT indicaram a existência de um excesso no fluxo de raios gama acima do sinal esperado de raios cósmicos que interagem com o gás interestelar. Este fluxo parece se estender sobre a região do centro galáctico e tem um pico de energia de 1 -3 GeV, e uma de suas fortes interpretações sugere como possível explicação a aniquilação de partículas de ME. Além de destacar o excesso de raios gama, o Fermi-LAT também descobriu que o aglomerado globular Tucano 47 é transparente a raios gama. Observações de ondas de rádio e de raios-X foram usadas para colocar limites na massa de um buraco de massa ~ 2300 massas solares habitando junto a Tucano 47. Estes resultados revelam uma grande oportunidade para estudar profundamente a ME nas proximidades deste buraco negro e seus possíveis sinais de raios gama. Tais estudos combinados de sinais secundários em corpo com interação gravitacional são o tema principal deste projeto proposto. (AU)