A Matéria Escura (DM), aquela matéria misteriosa que representa 85% da massa do Universo, continua a fascinar e confundir os cientistas. Embora não possamos resolvê-lo na luz visível, sua influência pode ser vista nas curvas rotacionais das galáxias, nos halos de matéria escura e nas lentes gravitacionais que eles causam. O Bullet Cluster, que consiste em dois aglomerados de galáxias em colisão localizados a cerca de 3,7 mil milhões de anos-luz da Terra, é de particular interesse para os astrónomos que procuram DM. A razão é que se afirma que os estudos de lentes gravitacionais fornecem fortes evidências de sua existência.
Ao examinar o aglomerado Bullet, os cientistas notaram que as galáxias localizadas além dele pareciam distorcidas, o resultado da distorção gravitacional do espaço-tempo ao seu redor. Utilizando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), uma equipa internacional de investigadores analisou novos dados e imagens existentes para obter novas informações sobre este aglomerado. De acordo com a análise deles, há uma explicação alternativa para os efeitos observados do cluster que não envolve DM. As suas descobertas poderão forçar os astrónomos a reavaliar o que foi considerado uma das evidências mais convincentes da DM.
A colisão que criou o Bullet Cluster ocorreu há cerca de 4 mil milhões de anos, quando dois aglomerados contendo centenas de galáxias colidiram a velocidades superiores a 2.500 km/s (1.550 mps). Embora os aglomerados de galáxias contenham estrelas na casa dos trilhões, a maior parte de sua matéria visível consiste em gás localizado entre as estrelas.
sistemas - também conhecido como. o meio interestelar (ISM). Durante a colisão, as duas nuvens de gás experimentaram forças de atrito ao passarem uma pela outra, fazendo com que aquecessem e desacelerassem. Estas nuvens de gás são visíveis hoje como manchas difusas que brilham intensamente no espectro de raios X.
Imagem do Telescópio Espacial James Webb da região interna do Bullet Cluster. © Imagem: NASA/ESA/CSA/STScI/CXC/Caltech/IPAC
No entanto, as galáxias nos dois aglomerados passaram uma pela outra sem incidentes, uma vez que a distância entre as estrelas individuais era tão grande que elas conseguiam passar uma pela outra. Como resultado, os dois aglomerados foram separados do gás interestelar que carregavam consigo. Na imagem do Webb (mostrada acima), as nuvens de gás quente aparecem em rosa, enquanto a distribuição da matéria escura aparece em azul. O Cluster 1 é visível à esquerda da nuvem de gás mais à esquerda, enquanto o Cluster 2 está logo à direita da nuvem de gás mais à esquerda. Essas quatro estruturas formam a totalidade do Bullet Cluster.
Outra coisa que fica clara na imagem é como as galáxias além do aglomerado parecem distorcidas e em forma de crescente. Estranhamente, os aglomerados de galáxias apresentam o efeito de lente mais forte, apesar da sua massa relativamente baixa. Enquanto isso, as duas nuvens luminosas, onde a maior massa deveria estar concentrada, mostram um efeito comparativamente fraco. Isto sugere que existe matéria adicional escondida nestas galáxias que os astrónomos não conseguem detectar.
De acordo com as teorias atuais, o DM interage com
a matéria normal apenas através da gravidade, e não através das outras forças fundamentais (eletromagnetismo, as forças nucleares fraca e forte). Por causa disso, não é desacelerado pelo atrito e não seria separado dos aglomerados de galáxias. Os dados também apoiam outra interpretação: Dinâmica Newtoniana Modificada (MOND), o modelo cosmológico que elimina totalmente o DM. Até hoje, o MOND tem sido considerado uma espécie de teoria marginal porque não pode explicar fenômenos como o Bullet Cluster.
“No entanto, mostramos no nosso estudo que, pelo contrário, o Bullet Cluster é na verdade particularmente consistente com o cenário MOND”, disse o investigador do HISKP Dong Zhang, o autor principal e aquele que realizou uma grande proporção dos cálculos. "Se estrelas massivas eventualmente queimarem, elas se tornarão estrelas de nêutrons ou buracos negros. Tal como a matéria escura, ambas são invisíveis e só podem ser detectadas pelas enormes forças gravitacionais que exercem."
Impressão artística de "galáxias fantasmas" dentro do Dark Matter Halo da Via Láctea. Crédito: NASA, ESA e T. Brown e J. Tumlinson (STScI)
Como o professor do HISKP Pavel Kroupa, coautor do estudo, acrescentou:
"Esta observação tem sido até agora considerada uma evidência da existência de matéria escura. Os restos de estrelas massivas assumem, até certo ponto, o papel de matéria escura no cenário MOND. Mesmo no modelo padrão, que assume a existência de matéria escura, a sua quantidade postulada teria de ser significativamente reduzida - em
cerca de metade."
Além disso, novos dados do Webb permitiram cálculos mais precisos do número de estrelas e elementos pesados em ambos os aglomerados. Indranil Banik do Instituto de Cosmologia e Gravitação da Universidade de Portsmouth (outro coautor) mostrou que os números recentemente calculados de estrelas e outros objetos podem explicar o efeito de lente gravitacional observado. Esses novos dados e insights sobre o Bullet Cluster lançaram dúvidas sobre uma evidência importante para o DM e criaram um argumento mais convincente para o MOND.
Leitura adicional: Universität Bonn, Revisão de Física D
Matt Williams é jornalista espacial, comunicador científico e autor com vários títulos e estudos publicados. Seu trabalho é apresentado em The Ross 248 Project e Interstellar Travel editado pelos ex-alunos da NASA Les Johnson e Ken Roy. Ele também hospeda a série de podcasts Stories from Space na revista ITSP. Ele mora na bela Colúmbia Britânica com sua esposa e família. Para mais informações, confira o site dele.
