Astrônomos solucionam o mistério de uma galáxia que tem 99,99% de matéria escura

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Créditos: Teymoor Saifollahi / NASA / Telescópio Espacial Hubble.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

O mistério de uma galáxia que não deveria existir agora pode ter uma solução. Dragonfly 44, uma galáxia difusa que foi encontrada em 2016 dizendo conter 99,99 por cento de matéria escura, foi reexaminada de perto, revelando uma proporção menor e mais realista de matéria escura.

Isso significaria que não temos que revisar nossos modelos de formação de galáxias para tentar descobrir como eles poderiam ter produzido tal discrepância extrema – tudo está se comportando de forma completamente normal, disseram os pesquisadores.

“Dragonfly 44 (DF44), durante todos esse anos, tem sido tratada como uma anomalia que não pode ser explicada com os modelos de formação de galáxias existentes”, disse o astrônomo Teymoor Saifollahi do Instituto Astronômico Kapteyn, na Holanda.

“Agora sabemos que os resultados anteriores estavam errados e que a DF44 não é extraordinária. É hora de seguir em frente”.

A matéria escura é uma verdadeira maravilha de um mistério cósmico. Não sabemos o que é. Não podemos detectá-la diretamente, pois não absorve, reflete ou emite nenhuma radiação eletromagnética. Mas, com base na forma como algumas coisas se movem devido à gravidade – a rotação das galáxias, a forma como o trajeto da luz se curva – podemos dizer quanta massa existe nas galáxias. E há muito mais massa do que pode ser contabilizado em um censo de matéria normal detectável.

Chamamos essa massa ausente de matéria escura. De acordo com várias medições, cerca de 85 por cento da matéria no Universo é escura, embora as proporções nas galáxias variem de acordo com o tipo.

E ela é um componente-chave de nossos melhores modelos de formação de galáxias. Acredita-se que uma rede de matéria escura poderia ter canalizado matéria para as galáxias no início do Universo e que é a cola cósmica que mantém as galáxias unidas.

DF44, localizada a cerca de 330 milhões de anos-luz de distância no aglomerado de galáxias Coma, é de um tipo conhecido de galáxias chamadas de ultradifusas. É muito menos brilhante do que a Via Láctea; sua luminosidade sugere que a DF44 tem 1.000 vezes menos estrelas do que nossa galáxia.

Isso fez com que a medição de sua massa em 2016 tivesse resultados surpreendentes. Astrônomos liderados pelo pesquisador Pieter van Dokkum, da Universidade Yale (EUA), contaram o número de aglomerados globulares ao redor da DF44, grupos esféricos densamente compactados de estrelas orbitando o centro galáctico.

Como o número de aglomerados globulares está ligado à massa de uma galáxia (embora não tenhamos certeza do motivo), isso permitiu aos astrônomos calcular a massa da DF44 – e eles descobriram que era quase tão massiva quanto a Via Láctea.

Dado o baixo número de estrelas da DF44, isso implicava que a galáxia consistia quase inteiramente de matéria escura, tornando-a um ponto extremo fora da curva. Possivelmente, extremo demais.

Assim, Saifollahi e sua equipe realizaram uma recontagem de aglomerados globulares, usando os mesmos dados de observação do Telescópio Espacial Hubble do estudo anterior. Eles aplicaram parâmetros estritos para determinar quais aglomerados globulares estão ligados a DF44 e, por fim, obtiveram um número muito menor.

“O fato de que em nosso trabalho termos encontrado apenas 20 aglomerados globulares, em comparação com os 80 alegados anteriormente, reduz drasticamente a quantidade de matéria escura que se acredita conter a galáxia”, disse o astrofísico Ignacio Trujillo, do Instituto de Astrofísica das Canárias nas Ilhas Canárias.

“Além disso, com o número de aglomerados globulares que encontramos, a quantidade de matéria escura na Dragonfly 44 está de acordo com o que é esperado para este tipo de galáxia. A proporção de matéria visível e escura não é mais de 1 em 10.000, mas de 1 em 300”.

Esta não é a primeira vez que Trujillo se depara com galáxias ultradifusas com conteúdo anômalo de matéria escura. No ano passado, ele descobriu que duas dessas galáxias chamadas DF2 e DF4 previamente encontradas (também por van Dokkum e colegas) e sugeridas como tendo pouca ou nenhuma matéria escura também eram provavelmente normais. A medição de baixa matéria escura foi devido a um erro de cálculo da distância. Revisando a distância fez com que as duas galáxias não fossem mais aberrações cósmicas.

É muito mais provável, disse ele à ScienceAlert na época, que os humanos tenham cometido um erro do que termos encontrado pontos extremos fora da curva que desafiam os modelos cosmológicos. E foi isso que Saifollai e sua equipe descobriram desta vez também.

“Nosso trabalho mostra que esta galáxia não é tão singular, nem um achado inesperado”, disse o astrofísico Michael Beasley, do Instituto de Astrofísica das Canárias. “Dessa forma, os modelos de formação de galáxias podem explicar ela sem a necessidade de modificação”.

Mas o show não acabou necessariamente. Seguindo os recálculos de distância de Trujillo, Van Dokkum e colegas também recalcularam as distâncias para DF2 e DF4. Essas novas análises obtiveram resultados consistentes com a descoberta inicial da equipe, portanto, esperamos que o debate em torno da DF44 tenha o mesmo andamento.

Esses debates, no entanto, são bons para a ciência. Quaisquer que sejam os resultados, tentar descobri-los nos ajudará a aprimorar nossas técnicas de estudo do cosmos. Nós chamaríamos isso de ganha-ganha.

A pesquisa foi publicada no The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.