Astrônomos estão surpresos com a descoberta de uma galáxia distante com ausência de matéria escura

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Esta grande galáxia de aparência difusa é tão difusa que os astrônomos chamam de galáxia “transparente”, pois eles podem ver claramente as galáxias distantes por trás dela. O objeto fantasma, catalogado como NGC 1052-DF2, não possui uma região central perceptível, ou mesmo braços em espiral e um disco, características típicas de uma galáxia espiral

Por Karl Hille
Publicado na NASA

Galáxias e matéria escura andam juntas como manteiga de amendoim e geleia. Você normalmente não encontra uma sem a outra.

Portanto, os pesquisadores ficaram surpresos quando descobriram uma galáxia que está perdendo a maior parte, se não toda, de sua matéria escura. Uma substância invisível, a matéria escura, é o andaime subjacente sobre o qual as galáxias são construídas. É a cola que mantém a matéria visível nas galáxias – estrelas e gás – juntas.

“Nós pensamos que todas as galáxia tinham matéria escura e que a matéria escura é  ponto de partida para uma galáxia”, disse Pieter van Dokkum, da Universidade de Yale, em New Haven, Connecticut, principal pesquisador das observações do Hubble. “Esta substância invisível e misteriosa é o aspecto mais dominante de qualquer galáxia. Então, encontrar uma galáxia sem ela é inesperado. Ela desafia as ideias-padrão de como pensamos que as galáxias funcionam e mostra que a matéria escura é real: tem sua própria existência separada, além de outros componentes de galáxias. Este resultado também sugere que pode haver mais de uma maneira de formar uma galáxia”.

A única galáxia, chamada NGC 1052-DF2, contém no máximo 1/4 da quantidade de matéria escura que os astrônomos esperavam. A galáxia é tão grande quanto a Via Láctea, mas escapou da atenção porque contém apenas 1/200 do número de estrelas. Dado o tamanho grande e a aparência fraca do objeto, os astrônomos classificam NGC 1052-DF2 como uma galáxia ultra-difusa. Uma pesquisa de 2015 do aglomerado de galáxias de Coma mostrou que esses objetos grandes e fracos são surpreendentemente comuns.

Mas nenhuma das galáxias ultra-difusas descobertas até agora foi encontrada com ausência de matéria escura. Então, mesmo entre essa classe incomum de galáxia, a NGC 1052-DF2 é um excêntrica.

Van Dokkum e sua equipe avistaram a galáxia com o Dragonfly Telephoto Array, um telescópio construído sob encomenda no Novo México, projetado para encontrar essas galáxias fantasmagóricas. Eles então usaram o Observatório WM Keck no Havaí para medir os movimentos de 10 agrupamentos gigantes de estrelas chamados aglomerados globulares. Keck revelou que os aglomerados globulares estavam se movendo a velocidades relativamente baixas, a menos de 39.000 km/h. Estrelas e aglomerados na periferia de galáxias contendo matéria escura se movem pelo menos três vezes mais rápido. A partir dessas medições, a equipe calculou a massa da galáxia. “Se existe alguma matéria escura, é muito pouco”, explicou van Dokkum. “As estrelas da galáxia podem explicar toda a massa, e não parece haver espaço para a matéria escura.”

Os pesquisadores, em seguida, usaram o Telescópio Espacial Hubble da NASA e o Observatório Gemini, no Havaí, para descobrir mais detalhes sobre a galáxia única. Gemini revelou que a galáxia não mostra sinais de interação com outra galáxia. O Hubble ajudou-os a identificar melhor os aglomerados globulares e a medir uma distância exata da galáxia.

As imagens do Hubble também revelaram a aparência incomum da galáxia. “Passei uma hora olhando para a imagem do Hubble”, recordou van Dokkum. “É tão raro, particularmente nestes dias depois de tantos anos de Hubble, que você tenha uma imagem de algo e diga: ‘Eu nunca vi isso antes.’ Essa coisa é surpreendente: uma bolha gigantesca que você pode ver. É tão esparso que você vê todas as galáxias atrás dela. É literalmente uma galáxia transparente. “

A galáxia fantasmagórica não tem uma região central perceptível, ou mesmo braços em espiral e um disco, características típicas de uma galáxia espiral. Mas também não parece uma galáxia elíptica. A galáxia também não mostra evidências de que abriga um buraco negro central. Com base nas cores de seus aglomerados globulares, a galáxia tem cerca de 10 bilhões de anos. Mesmo os aglomerados globulares são excêntricos: são duas vezes maiores que os agrupamentos estelares típicos vistos em outras galáxias.

“É como se você fosse observar uma galáxia e só conseguisse enxergar o halo estelar e os aglomerados globulares, e de alguma forma esqueceu de fazer todo o resto”, disse van Dokkum. “Não há teoria que previsse esses tipos de galáxias. A galáxia é um completo mistério, e tudo sobre ela é estranho. Como realmente se forma uma coisa dessas é completamente desconhecido”.

Mas os pesquisadores têm algumas ideias. NGC 1052-DF2 reside a 65 milhões de anos-luz de distância em uma coleção de galáxias que é dominada pela gigantesca galáxia elíptica NGC 1052. A formação da galáxia é turbulenta e violenta, e van Dokkum sugere que o crescimento da galáxia maciça bilhões de anos atrás talvez tenha desempenhado um papel na deficiência de matéria escura da NGC 1052-DF2.

Outra ideia é que o gás que se move em direção à gigante elíptica NGC 1052 pode ter fragmentado e formado NGC 1052-DF2. A formação de NGC 1052-DF2 pode ter sido ajudada por poderosos ventos emanados do jovem buraco negro que estava crescendo no centro de NGC 1052. Estas possibilidades são especulativas, no entanto, e não explicam todas as características da galáxia observada, disseram os pesquisadores.

A equipe já está procurando por mais galáxias deficientes em matéria escura. Eles estão analisando imagens do Hubble de 23 outras galáxias difusas. Três delas são semelhantes a NGC 1052-DF2.

“Todas as galáxias que conhecíamos têm matéria escura e todas elas se encaixam em categorias conhecidas como galáxias espirais ou elípticas”, disse van Dokkum. “Mas o que você ganharia se não houvesse matéria escura? Talvez seja isso que você obteria.”

Os resultados da equipe aparecerão na edição de 29 de março de 2018 da revista Nature.

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Felipe Sérvulo
Graduado em Física pela UEPB. Mestre em física com ênfase em Cosmologia pela UFCG. Possui experiência na área de divulgação científica com ênfase em astronomia, astrofísica, etnoastronomia, astrobiologia, cosmologia, biologia evolutiva e história da ciência. Possui experiência na área de docência informática, física, química e matemática, com ênfase em desenvolvimento de websites e design gráfico. Artista plástico. Fundador do Projeto Mistérios do Universo, colaborador, editor, tradutor e colaborador da Sociedade Científica e do Universo Racionalista. Membro da Associação Paraibana de Astronomia. Pai, nerd, geek, colecionador, aficionado pela arte, pela astronomia e pelo Universo. Curriculum Lattes: http://lattes.cnpq.br/8938378819014229

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