A curvatura do espaço-tempo em torno de uma massa colossal produziu a medição mais detalhada da distribuição cósmica da matéria escura até agora.
Ajudada por lentes gravitacionais, uma equipe liderada pelo cosmólogo Kaiki Taro Inoue, da Universidade Kindai, no Japão, mapeou a misteriosa forma de matéria na menor escala que já vimos, com uma resolução de apenas 30.000 anos-luz.
Isso pode parecer grande, mas quando se considera que a Via Láctea tem cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro, é mais impressionante. Os investigadores conseguiram mapear algo que nem sequer conseguimos ver numa escala inferior a um terço do tamanho da nossa galáxia, ao longo de mais de 7,5 bilhões de anos-luz. Isso é incrível.
A análise baseou-se num alinhamento casual de objetos cósmicos conhecido como lente gravitacional. O espaço-tempo se curva em torno de corpos enormes de uma forma que lembra como um trampolim forma covinhas sob seu corpo quando você se senta nele. Se você rolar bolinhas de gude no tapete do trampolim, elas não se moverão em linha reta, mas sim em linha curva à medida que seguem a superfície arredondada.
Algo semelhante acontece com a luz que flui através do espaço quando encontra o espaço-tempo curvo em torno de um objeto massivo, como uma galáxia ou um aglomerado de galáxias. Portanto, se tivermos, digamos, uma galáxia distante atrás de um destes objetos, a luz da galáxia mais distante ficará distorcida e ampliada à medida que viaja através do espaço-tempo curvo.
Uma razão pela qual isto é excelente é porque os cientistas podem estudar essas galáxias distantes com muito mais detalhes do que seriam capazes sem as lentes. Mas a forma como a luz é distorcida e manchada também pode revelar a distribuição da gravidade nas lentes do primeiro plano.
Acontece que esta é uma excelente maneira de descobrir onde a matéria escura está escondida. Não sabemos o que é a matéria escura; não emite luz, por isso não podemos detectá-la diretamente. O que sabemos é que existe alguma massa invisível no Universo que produz excesso de gravidade. Podemos detectar os efeitos dessa gravidade e, assim, rastrear onde a massa está escondida.
Isso ainda não nos dirá o que é a matéria escura, mas descobrir onde ela está pode nos ajudar a entender como ela funciona. No caso de uma lente gravitacional, depois de subtrair toda a matéria normal (isto é, galáxias) da distribuição de massa decodificada da luz distorcida do objeto de fundo, o que resta é matéria escura.
Isto é o que Inoue e os seus colegas fizeram com uma galáxia com lentes gravitacionais chamada MG J0414+0534, que está tão longe que a sua luz levou cerca de 11,3 bilhões de anos a chegar até nós. Sentado um pouco mais perto, a galáxia da lente em primeiro plano distorceu e dividiu a luz em quatro imagens.
As posições destas imagens divididas não são inteiramente explicadas pelo efeito de lente das partes visíveis na galáxia em primeiro plano. Assim, usando o poderoso Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array e uma nova técnica de análise, os pesquisadores subtraíram os efeitos das porções visíveis da galáxia da lente na luz distorcida do MG J0414+0534 para obter um mapa mais granular da matéria escura da lente.
Este mapa resultante apoia a teoria de que existem muitos aglomerados de matéria escura dentro das galáxias, bem como nos espaços entre elas, conforme previsto pela teoria da matéria escura fria. Confirma, pela primeira vez, que esta teoria permanece consistente nesta escala menor que a das galáxias.
Isto, dizem os investigadores, oferece uma nova ferramenta poderosa para ajudar na busca pela compreensão da matéria escura. Ser incapaz de resolver a sua distribuição em escalas menores que as galáxias tem dificultado os esforços para restringir as suas propriedades. Ser capaz de fazer isso ajudará os cientistas a restringir as opções para a identidade da massa misteriosa e onipresente.
A pesquisa foi publicada no The Astrophysical Journal.
Por Michelle Starr
Publicado no ScienceAlert
