De acordo com o Universo que vemos através dos nossos telescópios devemos concluir que não entendemos como a gravidade age para além do nosso Sistema Solar. As estrelas se movem em torno de suas galáxias mais rápido do que deveriam; galáxias se movem tão rápido dentro de seus aglomerados que devem escapar para o espaço intergaláctico; raios de luz que atravessam regiões com alta densidade de galáxias se curvam mais do que o previsto pela relatividade geral.

Não parecemos compreender melhor a história do Universo: após os primeiros instantes há aparentemente muito mais deutério primordial e menos hélio-4 do que deveríamos esperar, dada a quantidade de matéria que observamos; as flutuações de temperatura do fundo cósmico de microondas, formado no momento em que os átomos apareceram pela primeira vez, mostram densidades excessivas de matéria que são insuficientes para produzir as galáxias que observamos actualmente. Além disso, as estruturas em grande escala que podemos ver, que incluem filamentos formados por milhões de galáxias e grandes vazios, não podem ser reproduzidas em nossas simulações de computador, assumindo a quantidade de matéria barionária (isto é, prótons e nêutrons) observada no Universo primordial. E para terminar o trabalho não podemos sequer fazer sentido da sequência de formação da estrutura: a ordem que prevemos (estrelas primeiro, depois galáxias, aglomerados de galáxias, super-integradores e finalmente filamentos) não pode ser reproduzida a partir do fundo cósmico de microondas.

Como acabamos de dizer: não entendemos nada.

Sem…

Sem nós assumimos que há outro tipo de matéria além da matéria bariónica, um tipo de matéria que dificilmente interage ou com bariões ou com a luz. Esta substância hipotética foi chamada de matéria escura… já há 84 anos! A matéria escura age como um elixir curativo: ela essencialmente corrige tudo, ou quase tudo… mas à custa de aceitar que a única evidência que temos da sua existência são os efeitos gravitacionais que acabamos de descrever.

É assim natural que a comunidade esteja bastante frenética tentando entender o que é a matéria escura. Uma das hipóteses mais aceitas é que ela poderia ser composta de novas partículas elementares ainda a serem descobertas; entre elas, os WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) têm um forte apoio na comunidade. Um meio de encontrar estes WIMPs é tentar produzi-los nas colisões dentro dos aceleradores de partículas. Estamos também tentando detectar os que estão ao nosso redor, identificando suas muito raras interações com a matéria regular, um método chamado de “detecção direta”. Finalmente, estamos também procurando os efeitos que eles devem produzir quando se acumulam dentro de grandes objetos astrofísicos; nesses ambientes a densidade da matéria escura é suficiente para que as partículas aniquilem, e eles devem produzir partículas que podemos de fato detectar.

Um grupo de pesquisadores IFIC usa este último método para procurar por matéria escura nos dados do telescópio neutrino ANTARES. Num artigo recente publicado na revista Physics Letters B, cientistas do grupo ANTARES/KM3NeT do IFIC realizaram uma busca por neutrinos de alta energia vindos do centro da Via Láctea… e não encontraram nenhum sinal. Isto permitiu-lhes impor limites muito rigorosos à aniquilação do WIMP no centro da Galáxia. O fato de ANTARES estar localizado no hemisfério norte da Terra e, portanto, poder observar perfeitamente o hemisfério sul celestial, onde está localizado o centro galáctico, torna seus resultados muito competitivos, ainda melhores que os de seu parceiro muito maior, o telescópio de neutrinos IceCube, que opera no Pólo Sul, e ainda melhores – no regime de WIMPs muito ricos – que os limites de última geração estabelecidos pelos detectores de raios gama.

Este trabalho, juntamente com uma pesquisa semelhante no Sol, foi o tema principal do trabalho de doutoramento de Christoph Tönnis, um investigador doutorado do Programa Santiago Grisolia da Conselleria d’Educació, Investigació, Cultura i Esport de la Generalitat Valenciana, que foi supervisionado pelos investigadores do IFIC Juan José Hernández Rey e Juan de Dios Zornoza Gómez.