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Deficiência de matéria escura
Uma galáxia transparente
Fazendo o caso da matéria escura
Fonte: Space.com
Teorias desafiadoras, esta galáxia fantasma quase
não tem matéria escura
Por Nola
Taylor Redd, Space.com Colaborador | 28 de março de 2018 13:00 ET
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Uma galáxia única está defendendo a matéria escura, mesmo que ela tenha
muito pouca substância misteriosa. Os astrônomos determinaram que a
galáxia NGC 1052-DF2, ou DF2, abreviadamente, tem 400 vezes menos matéria
escura do que o esperado para um objeto de seu tamanho.
Além de fornecer informações sobre como as galáxias
se formam, a galáxia incomum está ajudando a fortalecer o argumento para a
existência da matéria escura, disseram os pesquisadores.
De
acordo com o principal autor do novo estudo, Pieter van Dokkum, um pesquisador
da Universidade de Yale, a descoberta galáctica desafia a ideia padrão de como
as galáxias nascem. Embora as interações entre matéria normal e matéria
escura tenham sido consideradas um elemento chave na formação de galáxias, a
escassez de matéria escura nesta galáxia desafia essa suposição.
"A matéria escura aparentemente não é um
requisito para formar uma galáxia", disse van Dokkum à Space.com por
e-mail. [ Galeria: 65 grandes sucessos de
todos os tempos da galáxia ]
Uma imagem do
Telescópio Espacial Hubble da galáxia NGC 1052-DF2. Galáxias distantes são
visíveis através de DF2 devido à falta de estrelas.
Crédito: P. van
Dokkum / R. Abraham / STScI, Instituto de Ciência do Telescópio Espacial
Deficiência de matéria escura
A
matéria escura é uma forma de matéria cuja presença é
discernível apenas através de suas interações gravitacionais com a matéria
bariônica, ou "normal". A matéria invisível parece constituir
cerca de 80% da massa do universo e, acredita-se, desempenha um papel fundamental
na evolução galáctica.
O material misterioso é considerado o andaime
do universo . Pequenos pedaços de matéria escura se juntam
para criar os ossos do andaime, crescendo ao longo do tempo. Este
crescimento é acompanhado pela formação de estrelas do gás e poeira da
galáxia. Segundo
a NASA , acredita-se que a interação de estrelas e
galáxias dentro da matéria escura tenha produzido as galáxias que os astrônomos
observam hoje.
Mas o DF2 desafia essa ideia. Van Dokkum
e seus colegas foram atraídos pela estranha galáxia por uma coleção de 10
objetos compactos excepcionalmente brilhantes orbitando em torno
dela. Usando uma combinação da luz das estrelas da galáxia e sua cor, os
cientistas mediram quanta massa normal poderia ser encontrada dentro da
galáxia. Eles descobriram que o DF2 é do tamanho da Via
Láctea, mas tem cerca de 200 vezes menos estrelas.
A massa das estrelas combinadas é cerca de
200 milhões de vezes a massa do Sol da Terra, uma unidade conhecida como massa
solar. Os pesquisadores então usaram o movimento dos objetos brilhantes, classificados
como aglomerados
globulares , para calcular a massa total na galáxia.
"Para uma galáxia com uma massa estelar
de cerca de 200 milhões de massas solares, esperamos uma massa de matéria
escura de cerca de 80.000 milhões
de massas solares", disse van Dokkum. A massa total
do sistema, no entanto, pesava não mais de 300 milhões de massas solares,
significativamente menos do que o previsto.
Se a
matéria escura é um ingrediente chave para a formação de galáxias, então como o
DF2 se formou? Os pesquisadores sugeriram que o DF2 poderia ser uma antiga
galáxia anã de maré, formada a partir do gás expulso de outras galáxias em
fusão. O DF2 não fica longe de outra galáxia elíptica que poderia ter
doado o material em uma fusão anterior, disseram os pesquisadores.
Outra
explicação potencial é que os ventos que sopram através do meio interestelar
acumularam gás suficiente para construir a galáxia incomum, uma explicação
também reforçada pelo vizinho próximo do DF2. O material que flui em
direção à galáxia vizinha também poderia ter se fragmentado, ajudando a formar
o objeto único.
"Nós pensamos que todas as galáxias eram
feitas de estrelas, gás e matéria escura misturadas, mas com matéria escura sempre
dominando", disse
em um comunicado Roberto Abraham, co-autor do estudo e
pesquisador da Universidade de Toronto . "Agora, parece que pelo
menos algumas galáxias existem com muitas estrelas e gases e quase nenhuma
matéria escura. É bem bizarro."
Uma galáxia transparente
DF2 fica a cerca de 6,5 bilhões de anos-luz
da Via Láctea, uma das várias galáxias encontradas dentro de um grupo
galáctico. Esta galáxia não é uma descoberta recente, mas seu enxame de
aglomerados globulares incomumente brilhantes chamou a atenção dos
pesquisadores, que vinham estudando uma classe de galáxias conhecidas como
galáxias ultra-difusas . Essas
galáxias fracas, que incluem DF2, podem ser tão grandes quanto a Via Láctea,
mas brilham apenas 1% mais intensamente.
O DF2 não se parece muito com outras
galáxias, de acordo com a declaração. Ao contrário das galáxias espirais,
falta-lhe uma região central densa ou os braços espirais
característicos. E ao contrário de galáxias elípticas, não mostra nenhum
sinal de um buraco
negro central . Na verdade, a galáxia
fantasmagórica e transparente é tão esparsa que as galáxias por trás dela são
visíveis.
Os aglomerados globulares são coleções
esféricas de estrelas orbitando suas galáxias-mãe como satélites. Eles são
bastante comuns para galáxias; mais de 150 desses objetos orbitam a Via
Láctea, enquanto grandes galáxias como a Andrômeda nas proximidades podem
ter mais
de 500.
Van Dokkum e Abraham têm investigado galáxias
ultra-difusas usando o Dragonfly Telephoto Array, um instrumento que o par
projetou para investigar objetos astronômicos fracos. Em 2015, a equipe
usou o Dragonfly para detectar uma galáxia ultra-difusa composta quase
completamente de matéria escura . Foi quando os 10 aglomerados
globulares incomumente brilhantes orbitando o nebuloso DF2 chamaram a atenção
dos pesquisadores.
Estendendo-se
uma média de 20 anos-luz, os aglomerados brilham muito mais do que outros
objetos semelhantes, embora sejam cerca de duas vezes menos densos do que os de
outros grupos. De acordo com van Dokkum, "eles são quase tão
brilhantes quanto o Omega Centauri, o aglomerado globular mais brilhante da Via
Láctea".
Apesar
disso, sua massa representa 3% da massa total de DF2, aproximadamente 1.000
vezes mais do que espera-se que os aglomerados globulares contribuam.
Um
artigo separado detalhando os 10 clusters globulares foi aceito para publicação
em The Astrophysical Journal Letters. Van Dokkum e seus colegas disseram
que pretendem continuar estudando as coleções brilhantes em mais detalhes para
confirmar sua conexão com o DF2. Eles também continuarão a busca por
outras galáxias ultra-difusas que podem se assemelhar à incomum galáxia livre
de matéria escura.
Os
pesquisadores disseram suspeitar que o déficit da matéria escura da galáxia, os
estranhos aglomerados brilhantes e o tamanho surpreendente da galáxia estão
conectados.
"Faz
sentido pensar que esses aspectos incomuns estão todos relacionados",
disse van Dokkum. "Neste ponto, não sabemos como, no entanto."
Fazendo o caso da matéria escura
Estudos de galáxias na
década de 1950 primeiro indicaram que o universo
continha mais matéria do que poderia ser medido a olho nu. Medições dos
movimentos de galáxias e aglomerados globulares há muito tempo sugerem que
esses objetos estão girando mais rapidamente do que pode ser contabilizado com
base em medições de matéria visível.
Ironicamente, embora seja deficiente em
matéria escura, o DF2 pode ajudar a defender a existência do material não
visto. Enquanto a maioria dos pesquisadores parece concordar que a matéria
escura domina o universo, existem explicações alternativas. A dinâmica newtoniana modificada (MOND) propõe
uma modificação das leis de Newton para dar conta das discrepâncias observadas. A
gravidade emergente é outra ideia que sugere que o
espaço-tempo é composto de pequenos elementos cujo movimento coletivo produz a
força da gravidade. O par é o mais dominante de várias propostas
científicas que argumentam contra a matéria escura.
"Nessas
teorias, a matéria escura não é real, mas uma ilusão, causada por nossa falta
de conhecimento da gravidade em grandes escalas", disse van
Dokkum. "Se for esse o caso, cada galáxia deve mostrar uma assinatura
de matéria escura - não é algo que você possa ativar ou desativar nesses
modelos."
Até a
descoberta do DF2, esse tem sido o caso. Mas a própria existência de uma
galáxia com praticamente nenhuma matéria escura faz com que esses modelos
não-escuros de matéria estejam incorretos, disse ele.
"Paradoxalmente,
a ausência de matéria escura nesta galáxia é evidência da existência [da
matéria escura]", disse van Dokkum.
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no @Spacedotcom , Facebook ou Google+ . Originalmente
publicado no Space.com .
Fonte: Space.com
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Pesquisador Independente das Ciências: Espacial; Astrofísica; Astrobiologia e Climatologia,Membro da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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