De acordo com nossos modelos cosmológicos predominantes, a Matéria Escura representa aproximadamente 85% da massa do Universo.
Embora os esforços contínuos para estudar essa misteriosa massa invisível não tenham produzido nenhuma evidência direta, os astrofísicos foram capazes de medir sua influência observando halos de matéria escura, lentes gravitacionais e o efeito da Relatividade Geral em estruturas cósmicas de grande escala.
E com a ajuda de missões de próxima geração como os telescópios espaciais Euclid da ESA e Nancy Grace Roman da NASA, a matéria escura pode não ser um mistério por muito mais tempo!
E então surge algo assim: uma enorme galáxia que parece ter pouca ou nenhuma Matéria Escura! Foi precisamente isso que uma equipe de astrônomos liderada por membros do Instituto Astrofísico das Canárias (IAC) notou ao observar NGC 1277.
Esta galáxia lenticular, localizada a 240 milhões de anos-luz de distância na constelação de Perseu, é várias vezes mais massiva que a Via Láctea.
Esta é a primeira vez que uma galáxia massiva foi encontrada sem sinais de matéria escura, o que é um sério desafio para nossos modelos cosmológicos atuais.
A pesquisa foi liderada por Sébastien Comerón, um astrônomo extragaláctico da Universidad de La Laguna (ULL), o IAC, e líder da colaboração Arqueologia de discos espessos (ArcThick).
Ele foi acompanhado por pesquisadores dos Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica e Eletrônica (INAOE), do Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, da Academia Nacional de Ciências da Ucrânia, do Instituto de Física de Partículas e do Cosmos (IPARCOS), do Instituto Max Planck de Astronomia (MPA) e de várias universidades. O artigo que descreve suas descobertas apareceu recentemente na revista Astronomy & Astrophysics.
De acordo com o Modelo Padrão de Cosmologia – aka. o modelo Lambda-Cold Dark Matter (ΛCDM) – a matéria escura desempenhou um papel intrínseco na formação e evolução do cosmos (e ainda o faz).
Em teoria, essa massa invisível existiu logo após o Big Bang e formou halos que atraíram o gás hidrogênio neutro para os discos giratórios. Este gás foi puxado para nuvens cada vez mais densas, desencadeando a formação das primeiras estrelas e galáxias.
Hoje, a matéria escura é um componente importante de todas as galáxias massivas e é evidente por suas curvas rotacionais, as lentes que criam e suas interações com as estrelas circundantes e o meio intergaláctico (IGM).
No entanto, quando a equipe mediu a distribuição de massa de NGC 1277, eles observaram apenas a distribuição da estrela. A partir disso, eles inferiram que a matéria escura não poderia representar mais de 5% da massa da galáxia dentro do raio observado – embora suas observações indicassem que poderia não haver nenhuma matéria escura. Como Comerón explicou em um comunicado de imprensa recente da IAC:
“Este resultado não se encaixa nos modelos cosmológicos atualmente aceitos, que incluem a matéria escura. A importância das galáxias relíquias para nos ajudar a entender como as primeiras galáxias se formaram foi a razão pela qual decidimos observar NGC 1277 com um espectrógrafo de campo integral. A partir dos espectros, fizemos mapas cinemáticos que nos permitiram calcular a distribuição de massa dentro da galáxia em um raio de cerca de 20.000 anos-luz.”
Em seu artigo, a equipe descreve NGC 1277 como um protótipo de “galáxia relíquia”, uma classe muito rara que não interage com as galáxias vizinhas. Acredita-se que essas galáxias sejam remanescentes de galáxias gigantes que se formaram logo após o Big Bang.
No entanto, o modelo ΛCDM prevê que a matéria escura deve representar pelo menos 10% das galáxias tão massivas quanto NGC 1277, com um máximo de 70% para este tipo particular. Segundo a coautora Anna Ferré-Mateu, investigadora do IAC e da ULL, existem duas explicações possíveis para esta discrepância:
“Uma é que a interação gravitacional com o meio circundante dentro do aglomerado de galáxias em que esta galáxia está situada retirou a matéria escura. A outra é que a matéria escura foi expulsa do sistema quando a galáxia se formou pela fusão de fragmentos protogalácticos, que deu origem à galáxia relíquia.”
No entanto, nenhuma dessas explicações é totalmente satisfatória à equipe.
Em um futuro próximo, a equipe planeja investigar mais o mistério realizando observações com o instrumento WHT Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE) no William Herschel Telescope (WHT), localizado no Observatório Roque de los Muchachos, na ilha de La Palma.
Se as medições de velocidade do WEAVE confirmarem que NGC 1277 não tem matéria escura, isso pode lançar sérias dúvidas sobre teorias alternativas – como a Dinâmica Newtoniana Modificada (MOND). Disse Trujillo:
“Essa discrepância entre as observações e o que esperaríamos é um quebra-cabeça e talvez até um desafio para o modelo padrão. Embora a matéria escura em uma galáxia específica possa ser perdida, uma lei da gravidade modificada deve ser universal, não pode ter exceções, de modo que uma galáxia sem matéria escura é uma refutação desse tipo de alternativas à matéria escura.”
Essas observações também podem lançar alguma luz sobre o enorme buraco negro supermassivo (SMBH) da galáxia, que tem aproximadamente 17 bilhões de massas solares, ou 4.250 vezes a de Sagitário A* (o SMBH no centro da Via Láctea).
De acordo com alguns astrônomos, os buracos negros podem ser a fonte da matéria escura, que se formou a partir do colapso dos Halos de matéria escura durante o início do Universo. Há também o mistério das galáxias de matéria escura, como o curioso caso de FAST J0139+4328, que são quase inteiramente compostas por matéria escura.
As missões de próxima geração, como os telescópios espaciais Euclid e Nancy Grace Roman, também fornecerão uma nova visão ao examinar a expansão do cosmos desde o Big Bang. Essas observações visam medir a influência da Matéria Escura (e da Energia Escura ) na maior das escalas cósmicas.
Os resultados desses e de outros estudos irão resolver o debate em andamento, revelando se existe uma misteriosa massa invisível ou se nossa compreensão da gravidade (conforme descrita pela Relatividade Geral) precisa ser revisada.
Publicado no UniverseToday
Adaptado de ScienceAlert
