Caro(a) Leitor(a);
Uma ilustração do JWST contra um
"filamento" de matéria escura que se estende por muitos anos-luz no
espaço (Crédito da imagem: Robert Lea (criada com Canva)/NASA)
Desde que iniciou suas
operações em 2022, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) permitiu que os
cientistas fizessem avanços incríveis em nossa compreensão do Cosmos —
especialmente em sua época inicial. No entanto, um mistério cosmológico
persistente no qual o JWST não teve um impacto significativo é a natureza da
matéria escura. Agora, uma nova pesquisa sugere que isso pode mudar em breve.
Embora se estime que a matéria
escura represente 85% da matéria do Universo, investigá-la é difícil porque ela
não interage com a radiação eletromagnética (luz) ou interage tão fracamente
que não conseguimos detectá-la diretamente. Além de tornar a matéria escura praticamente invisível,
essa falta de interação com a luz indica aos cientistas que as partículas que a
compõem não são os prótons, nêutrons e elétrons que
formam a matéria que vemos ao nosso redor no dia a dia, desde as estrelas mais
massivas até os vírus que nos causam sofrimento todos os invernos. A busca por
uma possível partícula de matéria escura já trouxe muitos candidatos, mas todos
permanecem frustrantemente hipotéticos.
Assim, a única maneira de os
cientistas inferirem a presença de matéria escura é observando a influência
gravitacional que ela exerce sobre a estrutura do espaço e como isso impacta a
matéria comum e a luz. Esta nova pesquisa, publicada na revista Nature
Astronomy ,
sugere
que a influência gravitacional da matéria escura pode ser a causa de galáxias
jovens e peculiares com formatos inesperadamente alongados. E investigar esses
formatos pode revelar qual dessas partículas hipotéticas é a melhor explicação
para a existência da matéria escura.
O
estudo dessas galáxias alongadas com o JWST pode ajudar a revelar a
presença de matéria escura, dizem os cientistas. "No universo em expansão
definido pela teoria da relatividade geral de
Einstein , as galáxias crescem ao longo do tempo a partir de pequenos
aglomerados de matéria escura que formam os primeiros aglomerados estelares e
se unem em galáxias maiores por meio de sua gravidade coletiva", disse
Rogier Windhorst, membro da equipe e professor da Universidade Estadual do
Arizona, em um comunicado.
"Mas
agora o JWST sugere que as galáxias mais antigas podem estar imersas em
estruturas filamentosas marcantes que — ao contrário da matéria escura e fria —
unem suavemente as regiões de formação estelar, de forma mais semelhante ao que
se espera se a matéria escura for uma partícula ultraleve que também apresenta
comportamento quântico".
Entender
a matéria escura é um desafio.
Ao
usar simulações para recriar como as primeiras galáxias se formaram no início
do universo, permitir que o gás frio se acumule ao longo dos filamentos em uma
teia de matéria escura consegue recriar de forma bastante precisa as galáxias
predominantemente esferoidais que vemos no universo moderno.
No
entanto, como o JWST tem permitido aos astrônomos observar galáxias que
existiram nos estágios iniciais do Universo, eles têm encontrado cada vez mais
galáxias alongadas filamentosas que não são tão facilmente recriadas em
simulações que seguem o mecanismo padrão de acúmulo de gás para dar origem a
estrelas e formar galáxias.
Para
investigar isso, Windhorst e seus colegas analisaram simulações do Universo
envolvendo diferentes tipos de matéria escura além daquela encontrada no modelo
cosmológico mais aceito, o modelo Lambda de Matéria Escura Fria (LCDM); matéria
escura "fria", que não se refere à temperatura, mas sim à velocidade
com que as partículas se movem.
Isso
revelou que o comportamento ondulatório da "matéria escura difusa" ou
partículas axion ultraleves poderia explicar a morfologia alongada das galáxias
primordiais observadas pelo JWST.
"Se
partículas axion ultraleves compõem a matéria escura, seu comportamento
ondulatório quântico impediria a formação de escalas físicas menores que alguns
anos-luz por um tempo, contribuindo para o comportamento filamentar suave que o
JWST observa atualmente a distâncias muito grandes", disse o líder da
equipe, Álvaro Pozo, do Centro Internacional de Física de Donostia.
A
modelagem da equipe também indicou que partículas de "matéria escura
quente" de movimento mais rápido, como neutrinos estéreis, também poderiam
dar origem a galáxias filamentosas primordiais. Tanto no cenário de matéria
escura ondulatória quanto no de matéria escura quente, isso ocorre porque essas
partículas dão origem a filamentos mais suaves do que a matéria escura fria. À
medida que gás e estrelas fluem lentamente ao longo desses filamentos, galáxias
alongadas começam a se formar.
O
JWST continuará a investigar galáxias com formatos peculiares no universo
primordial, enquanto pesquisadores aqui na Terra continuarão a desenvolver
simulações do Universo primordial. A união dessas duas pesquisas poderá,
eventualmente, ajudar a desvendar o mistério da matéria escura.
A
pesquisa da equipe foi publicada em 8 de dezembro na revista Nature Astronomy.
Sobre o Autor:
Robert
Lea é um jornalista científico no Reino Unido, cujos artigos foram publicados
em veículos como Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About
Space, Newsweek e ZME Science. Ele também escreve sobre comunicação científica
para a Elsevier e o European Journal of Physics. Rob é bacharel em física e
astronomia pela Open University do Reino Unido.
https://www.space.com/astronomy/dark-universe/james-webb-space-telescope-could-illuminate-dark-matter-in-a-way-scientists-didnt-realize?utm_medium=referral&utm_source=pushly&utm_campaign=All%20Push%20Subscribers
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