Caro Leitor(a),
Matéria
escura era menos influente no Universo primordial
Observações do VLT
de galáxias distantes sugerem que estes objetos eram dominados por matéria
normal
15 de Março de 2017
Novas observações indicam que galáxias massivas que estavam formando
estrelas durante o pico da formação galáctica, há 10 bilhões de anos atrás,
eram dominadas por matéria “bariônica”, ou seja, matéria normal. Este fato está
em perfeito contraste com as galáxias atuais, onde os efeitos da misteriosa
matéria escura parecem ser muito maiores. Este resultado surpreendente foi
obtido com o auxílio do Very Large Telescope do ESO e sugere que a matéria
escura tinha menos influência no Universo primordial do que tem atualmente.
Este trabalho foi apresentado em 4 artigos científicos, um dos quais é
publicado hoje na revista Nature.
A matéria normal
apresenta-se sob a forma de estrelas brilhantes, gás resplandescente e nuvens
de poeira. No entanto, a matéria escura mais
elusiva não emite, absorve ou reflete luz e por isso apenas pode ser observada
através dos seus efeitos gravitacionais. A presença de matéria escura explica
por que é que as regiões mais externas das galáxias espirais próximas giram
mais rapidamente do que o que seria de esperar se apenas estivesse presente a
matéria normal que observamos de forma direta [1].
Uma equipe internacional de astrônomos, liderada por Reinhard Genzel do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre em
Garching, na Alemanha, utilizou os instrumentos KMOS e SINFONI montados
no Very Large
Telescope do ESO, no Chile [2], para medir a
rotação de seis galáxias massivas que estão formando estrelas no Universo
distante, na época do pico da formação galáctica, há 10 bilhões de anos atrás.
O que a equipe descobriu é intrigante: ao contrário das galáxias espirais
encontradas no Universo atual, as regiões externas destas galáxias distantes
parecem girar mais lentamente que as regiões mais próximas do núcleo —
sugerindo que existe menos matéria escura presente do que o esperado.
“Surpreendentemente, as velocidades de rotação não são constantes, mas
diminuem com a distância ao centro das galáxias,” comenta Reinhard Genzel,
autor principal do artigo científico publicado na Nature. “Existem muito
provavelmente duas causas para isso. A primeira é que estas galáxias massivas
primordiais são fortemente dominadas por matéria normal, com a matéria escura desempenhando
um papel muito menos preponderante do que no Universo local. A segunda é que
estes discos primordiais são muito mais turbulentos do que as galáxias
espirais que observamos na nossa vizinhança cósmica.”
Ambos estes efeitos parecem se tornar mais marcantes à medida que os astrônomos
observam cada vez mais longe no passado, em direção ao Universo primordial.
Isso sugere que três a quatro bilhões de anos após o Big Bang, o gás nas
galáxias já se encontrava eficientemente condensado em discos planos em
rotação, enquanto os halos de matéria escura que os rodeavam eram muito maiores
e mais dispersos. Aparentemente foram precisos bilhões de anos para que a
matéria escura também se condensasse, razão pela qual o seu efeito dominante é
observado apenas atualmente.
Esta explicação é consistente com as observações, que mostram que as galáxias
primordiais eram muito mais ricas em gás e muito mais compactas do que as
galáxias atuais.
As seis galáxias mapeadas neste estudo fazem parte de uma amostra muito maior
composta por uma centena de discos longínquos que estão formando estrelas,
observados pelos instrumentos KMOS e SINFONI, montados no Very Large Telescope
do ESO no Observatório do Paranal , no Chile. Além das medições das galáxias
individuais descritas acima, foi também criada uma curva de rotação média
combinando os sinais mais fracos das outras galáxias. Esta curva composta
mostra igualmente a mesma tendência de diminuição da velocidade quando nos
afastamos dos centros das galáxias. Adicionalmente, dois outros estudos de 240
discos formando estrelas apoiam igualmente estes resultados.
Modelos detalhados mostram que, enquanto a matéria normal representa em média
cerca de metade da massa total de todas as galáxias, para desvios para o
vermelho elevados esta matéria domina completamente a dinâmica das galáxias.
Notas
[1] O disco de uma galáxia espiral gira com um período de centenas de
milhões de anos. Os núcleos destas galáxias têm enormes concentrações de
estrelas, mas a densidade de matéria luminosa diminui em direção à sua
periferia. Se a massa da galáxia consistisse inteiramente de matéria normal,
então as regiões externas menos densas deveriam girar mais lentamente do que as
regiões centrais mais densas. No entanto, observações de galáxias espirais
próximas mostram que as suas regiões internas e externas rodam aproximadamente
à mesma velocidade. Estas “curvas de rotação planas” indicam que estes objetos
devem conter enormes quantidades de matéria não luminosa situada num halo que
rodeia o disco galáctico.
[2] Os dados analisados foram obtidos pelos espectrógrafos de
campo integral KMOS e SINFONI, montados no Very Large Telescope do ESO, no
Chile, no âmbito dos rastreios KMOS3D e SINS/zC-SINF. Trata-se da primeira vez
em que é efetuado um estudo bastante exaustivo da dinâmica de um grande número
de galáxias com desvios para o vermelho situados no intervalo compreendido
entre z~0,6 e z~2,6, o que corresponde a 5 bilhões de anos de tempo cósmico.
Mais Informações
Este trabalho foi
descrito no artigo científico intitulado “Strongly baryon dominated disk
galaxies at the peak of galaxy formation ten billion years ago”, de R.
Genzel et al., que foi publicado na revista Nature.
A equipe é composta por: R. Genzel
(Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha;
University of California, Berkeley, EUA), N.M. Förster Schreiber
(Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha), H.
Übler (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha),
P. Lang (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching,
Alemanha), T. Naab (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Alemanha),
R. Bender (Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München,
Alemanha; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching,
Alemanha), L.J. Tacconi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik,
Garching, Alemanha), E. Wisnioski (Max-Planck-Institut für extraterrestrische
Physik, Garching, Alemanha), S.Wuyts (Max-Planck-Institut für
extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha; University of Bath, Bath, RU),
T. Alexander (The Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), A. Beifiori
(Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München, Alemanha;
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha), S.Belli
(Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha), G.
Brammer (Space Telescope Science Institute, Baltimore, EUA), A.Burkert (Max-Planck-Institut
für Astrophysik, Garching, Alemanha; Max-Planck-Institut für extraterrestrische
Physik, Garching, Alemanha) C.M. Carollo (Eidgenössische Technische Hochschule,
Zürich, Suíça), J. Chan (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik,
Garching, Alemanha), R. Davies (Max-Planck-Institut für extraterrestrische
Physik, Garching, Alemanha), M. Fossati (Max-Planck-Institut für
extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha; Universitäts-Sternwarte
Ludwig-Maximilians-Universität, München, Alemanha), A. Galametz
(Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha;
Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München, Alemanha), S.
Genel (Center for Computational Astrophysics, New York, EUA), O. Gerhard
(Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha), D.
Lutz (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha),
J.T. Mendel (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching,
Alemanha; Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München,
Alemanha), I. Momcheva (Yale University, New Haven, EUA), E.J. Nelson
(Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha; Yale
University, New Haven, EUA), A. Renzini (Vicolo dell'Osservatorio 5, Padova, Itália),
R.Saglia (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching,
Alemanha; Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München,
Alemanha), A. Sternberg (Universidade de Tel Aviv, Tel Aviv, Israel), S.
Tacchella (Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich, Suíça), K.Tadaki
(Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemanha) e D.
Wilman (Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München,
Alemanha; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching,
Alemanha).
O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a
investigação em astronomia e é de longe o observatório astronômico mais
produtivo do mundo. O ESO é financiado por 16 países: Alemanha, Áustria,
Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália,
Polônia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como
pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um
programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de
observatórios astronômicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrônomos
importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na
promoção e organização de cooperação na investigação astronômica. O ESO mantém
em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e
Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope, o
observatório astronômico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de
rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no
infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido
exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no
ALMA, o maior projeto astronômico que existe atualmente. E no Cerro Armazones,
próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope
(E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.
Contatos
Gustavo Rojas
Universidade Federal de São Carlos
São Carlos, Brazil
Tel.: +551633519797
e-mail: grojas@ufscar.br
Reinhard Genzel
Director, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 30000 3280
e-mail: genzel@mpe.mpg.de
Natascha M. Forster Schreiber
Senior Scientist, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 30000 3524
e-mail: forster@mpe.mpg.de
Richard Hook
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Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Cel.: +49 151 1537 3591
e-mail: rhook@eso.org
Este
texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1709, cortesia do ESON, uma
rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contato
local para a imprensa. O representante brasileiro é Gustavo Rojas, da
Universidade Federal de São Carlos. A nota de imprensa foi traduzida por
Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Gustavo
Rojas.
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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