Top thingy left
 
NOVOS DADOS DO HUBBLE SUGEREM QUE FALTA UM INGREDIENTE NAS TEORIAS ATUAIS DA MATÉRIA ESCURA
15 de setembro de 2020

 


Esta imagem pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostra o enxame galáctico massivo MACSJ 1206. Embebidas dentro do enxame estão imagens distorcidas de galáxias distante no plano de fundo, vistas como arcos e características desfocadas. Estas distorções são provocadas pela matéria escura no enxame, cuja gravidade curva e amplia a luz de galáxias mais longínquas, um efeito denominado lente gravitacional. Este fenómeno permite que os astrónomos estudem galáxias remotas que, de outra maneira, seriam demasiado ténues para observar.
Sobrepostas à imagem, concentrações a pequena escala de matéria escura (representadas nesta impressão de artista a azul). A matéria escura é a "cola" invisível que mantém estrelas juntas numa galáxia e constitui a maior parte da matéria no Universo. Estes halos azuis refletem o modo como a matéria escura do enxame galáctico está distribuída, revelada pelos novos resultados do Telescópio Espacial Hubble. Isto foi alcançado por uma equipa de astrónomos que media a quantidade de lentes gravitacionais.
Crédito: NASA, ESA, G. Caminha (Universidade de Groninga), M. Meneghetti (Observatório de Astrofísica e Ciência Espacial de Bolonha), P. Natarajan (Universidade de Yale), equipa CLASH e M. Kornmesser (ESA/Hubble)

 

Observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e do VLT (Very Large Telescope) do ESO no Chile descobriram que algo pode estar a faltar às teorias de como a matéria escura se comporta. Este ingrediente ausente pode explicar a razão porque os investigadores descobriram uma discrepância inesperada entre observações de concentrações de matéria escura numa amostra de enxames de galáxias massivas e simulações teóricas de computador de como a matéria escura deve estar distribuída nos enxames. Os novos achados indicam que algumas concentrações em pequena escala de matéria escura produzem efeitos de lente que são 10 vezes mais fortes do que o esperado.

A matéria escura é a "cola" invisível que mantém estrelas, poeira e gás juntos numa galáxia. Esta substância misteriosa constitui a maior parte da massa de uma galáxia e forma a base da estrutura em grande escala do nosso Universo. Dado que a matéria escura não emite, absorve ou reflete luz, a sua presença só é conhecida por meio da sua atração gravitacional sobre a matéria visível no espaço. Os astrónomos e físicos ainda estão a tentar definir o que é.

Os enxames galácticos, as estruturas mais massivas e recentemente "montadas" do Universo, são também os maiores repositórios de matéria escura. Os enxames são compostos de membros individuais mantidos juntos em grande parte pela gravidade da matéria escura.

"Os enxames de galáxias são laboratórios ideais para estudar se as simulações numéricas do Universo, atualmente disponíveis, reproduzem bem o que podemos inferir das lentes gravitacionais," disse Massimo Meneghetti do INAF - Observatório de Astrofísica e Ciência Espacial de Bolonha, Itália, autor principal do estudo.

"Fizemos muitos testes com os dados deste estudo, e temos a certeza de que esta incompatibilidade indica que algum ingrediente físico está a faltar nas simulações ou no nosso entendimento da natureza da matéria escura," acrescentou Meneghetti.

"Há uma característica do Universo real que simplesmente não estamos a capturar nos nossos modelos teóricos atuais" acrescentou Priyamvada Natarajan, da Universidade de Yale em Connecticut, EUA, uma das teóricas seniores da equipa. "Isto pode sinalizar uma lacuna na nossa compreensão atual da natureza da matéria escura e das suas propriedades, já que estes dados primorosos permitiram-nos sondar a distribuição detalhada da matéria escura às escalas mais pequenas."

A distribuição da matéria escura em enxames é mapeada medindo a curvatura da luz - o efeito de lente gravitacional - que produzem. A gravidade da matéria escura concentrada em enxames amplia e distorce a luz de objetos de fundo distantes. Este efeito produz distorções nas formas das galáxias de fundo que aparecem nas imagens dos enxames. As lentes gravitacionais também podem frequentemente produzir imagens múltiplas da mesma galáxia distante.

Quanto maior a concentração de matéria escura num enxame, mais dramático será o seu efeito de distorção da luz. A presença de aglomerados de matéria escura em menor escala, associados a galáxias individuais dos enxames, aumenta o nível de distorções. Em certo sentido, o enxame galáctico atua como uma lente de grande escala que possui muitas lentes mais pequenas embutidas.

As imagens nítidas do Hubble foram obtidas pela WFC3 (Wide Field Camera 3) e pela ACS (Advanced Camera for Surveys). Juntamente com os espectros do VLT do ESO, a equipa produziu um mapa de matéria escura preciso e de alta fidelidade. Ao medir as distorções das lentes, os astrónomos puderam rastrear a quantidade e distribuição da matéria escura. Os três enxames de galáxias estudados, MACS J1206.2-0847, MACS J0416.1-2403 e Abell S1063, faziam parte de dois levantamentos do Hubble: o programa Frontier Fields e o programa CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble).

Para surpresa da equipa, além dos arcos dramáticos e características alongadas de galáxias distantes produzidas pelas lentes gravitacionais de cada enxame, as imagens do Hubble também revelaram um número inesperado de arcos de menor escala e imagens distorcidas aninhadas perto do núcleo de cada enxame, onde as galáxias mais massivas residem. Os investigadores pensam que as lentes aninhadas são produzidas pela gravidade de concentrações densas de matéria dentro de cada galáxia individual dos enxames. Observações espectroscópicas subsequentes mediram a velocidade das estrelas em órbita de várias galáxias dos enxames para determinar as suas massas.

"Os dados do Hubble e do VLT forneceram uma sinergia excelente," partilhou o membro da equipa Piero Rosati da Università degli Studi di Ferrara em Itália, que liderou a campanha espectroscópica. "Fomos capazes de associar as galáxias a cada enxame e de estimar as suas distâncias."

"A velocidade das estrelas deu-nos uma estimativa da massa de cada galáxia individual, incluindo a quantidade de matéria escura," acrescentou o membro da equipa Pietro Bergamini do INAF - Observatório de Astrofísica e Ciência Espacial em Bolonha, Itália.

Combinando imagens do Hubble e espectroscopia do VLT, os astrónomos conseguiram identificar dezenas de galáxias de fundo com múltiplas imagens e lentes. Isto permitiu que "montassem" um mapa bem calibrado e de alta resolução da distribuição de massa da matéria escura em cada enxame.

A equipa comparou os mapas de matéria escura com amostras simuladas de enxames de galáxias com massas semelhantes, localizados aproximadamente às mesmas distâncias. Os enxames no modelo de computador não mostraram nenhum nível de concentração de matéria escura às escalas mais pequenas - as escalas associadas a galáxias individuais dos enxames.

"Os resultados destas análises demonstram ainda mais como as observações e simulações numéricas andam de mãos dadas," disse Elena Rasia, membro da equipa e do INAF - Observatório Astronómico de Trieste, Itália.

"Com simulações cosmológicas avançadas, podemos igualar a qualidade das observações analisadas no nosso artigo, permitindo comparações detalhadas como nunca antes," acrescentou Stefano Borgani da Università degli Studi di Trieste, Itália.

Os astrónomos, incluindo os desta equipa, esperam continuar a investigar a matéria escura e os seus mistérios para finalmente descobrir a sua natureza.

 

 


comments powered by Disqus

 


Esta imagem pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostra o enxame galáctico massivo MACSJ 1206. Embebidas dentro do enxame estão imagens distorcidas de galáxias distante no plano de fundo, vistas como arcos e características desfocadas. Estas distorções são provocadas pela matéria escura no enxame, cuja gravidade curva e amplia a luz de galáxias mais longínquas, um efeito denominado lente gravitacional. Este fenómeno permite que os astrónomos estudem galáxias remotas que, de outra maneira, seriam demasiado ténues para observar.
Os astrónomos mediram a quantidade de lentes gravitacionais provocadas por este enxame para produzir um mapa detalhado da distribuição da matéria escura. A matéria escura é a "cola" invisível que mantém estrelas juntas numa galáxia e constitui a maior parte da matéria no Universo.
A imagem do Hubble é uma combinação de observações visíveis e infravermelhas obtidas em 2011 pelas câmaras ACS e WFC3.
Crédito: NASA, ESA, G. Caminha (Universidade de Groninga), M. Meneghetti (Observatório de Astrofísica e Ciência Espacial de Bolonha), P. Natarajan (Universidade de Yale) e equipa CLASH


Abell S1063, um enxame galáctico, observado pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA como parte do programa Frontier Fields. A grande massa do enxame atua como uma lupa cósmica e amplia galáxias de fundo ainda mais distantes, de modo que tornam-se brilhantes o suficiente para o Hubble observar.
Crédito: NASA, ESA e J. Lotz (STScI)


// Hubble/ESA (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Science)
// Artigo científico (arXiv.org)
// Hubble lança luz sobre concentrações a pequena escala de matéria escura (HubbleESA via YouTube)
// Animação de lentes gravitacionais - impressão de artista (HubbleESA via YouTube)

Saiba mais

CCVAlg - Astronomia:
14/01/2020 - Huble deteta os mais pequenos aglomerados conhecidos de matéria escura
28/12/2018 - Ténue luz estelar revela distribuição da matéria escura
29/07/2014 - Mapeando matéria escura a 4,5 mil milhões de anos-luz de distância

Notícias relacionadas:
Sky & Telescope
SPACE.com
COSMOS
PHYSORG
CNN
ars Technica

Matéria escura:
Wikipedia

Lentes gravitacionais:
Wikipedia

Enxames galácticos:
Wikipedia

MACS J0416.1-2403:
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais

VLT:
Página oficial
Wikipedia

ESO:
Página oficial
Wikipedia

 
Top Thingy Right