Os cientistas criaram o mapa mais detalhado da distribuição da matéria escura, revelando como ela afeta a formação de estrelas, galáxias e planetas.
A investigação, que envolve astrónomos da Universidade de Durham, no Reino Unido, fornece novos conhecimentos sobre como esta substância invisível ajuda a matéria comum a unir-se para formar galáxias como a Via Láctea e, em última análise, planetas como a Terra.
A descoberta é baseada em novas observações do Telescópio Espacial James Webb (Webb) da NASA e publicadas na revista astronomia natural.
A pesquisa internacional foi liderada conjuntamente pela Durham University, pelo Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA e pela Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) na Suíça.
Como a matéria escura molda o universo que vemos hoje
O mapa recém-criado confirma pesquisas anteriores, ao mesmo tempo que revela informações mais detalhadas sobre a relação entre a matéria escura e a matéria normal que constitui tudo o que podemos ver, tocar e interagir.
No início do universo, tanto a matéria escura como a matéria comum estavam provavelmente distribuídas de forma esparsa no espaço. Os cientistas acham que a matéria escura começou a se aglomerar. A sua gravidade atrai então matéria normal, criando regiões densas onde estrelas e galáxias podem começar a formar-se.
Este processo estabeleceu o padrão geral para a distribuição das galáxias no universo hoje. Ao permitir que galáxias e estrelas se formem mais cedo do que aconteceriam de outra forma, a matéria escura também ajuda a criar as condições necessárias para o desenvolvimento dos planetas. Sem esta influência inicial, os elementos necessários à vida poderiam nunca ter se formado na nossa galáxia.
O co-autor principal do estudo, Gavin Leroy, do Instituto de Cosmologia Computacional do Departamento de Física da Universidade de Durham, disse: “Ao revelar a matéria escura com uma precisão sem precedentes, o nosso mapa mostra como os blocos de construção invisíveis do universo constroem a matéria visível, permitindo o surgimento de galáxias, estrelas e, finalmente, da própria vida.
“Este mapa revela o papel invisível, mas importante, da matéria escura, a verdadeira arquiteta do universo, que gradualmente organiza a estrutura que observamos através dos telescópios.”
Detectando o invisível através da gravidade
A matéria escura não pode ser vista diretamente porque não emite, reflete, absorve ou bloqueia a luz. Ele também pode se mover através da matéria comum sem interagir com ela, como um fantasma.
Sua presença é detectada através da gravidade. O novo mapa mostra este efeito mais claramente do que nunca. Uma evidência importante é o quão próximo o mapa da matéria escura se alinha com o mapa da matéria normal.
As observações de Weber sugerem que este arranjo não é acidental, disseram os investigadores. Em vez disso, reflete a atração gravitacional que a matéria escura atraiu a matéria normal em sua direção ao longo da história do universo.
O co-autor do estudo, Professor Richard Massey, do Instituto de Cosmologia Computacional do Departamento de Física da Universidade de Durham, disse: “Onde quer que você encontre matéria normal no universo hoje, você também encontra matéria escura.
“Bilhões de partículas de matéria escura passam pelo seu corpo a cada segundo. Nenhum dano é causado, eles não nos notam e simplesmente seguem em frente.
“Mas toda a nuvem rodopiante de matéria escura que rodeia a Via Láctea tem gravidade suficiente para manter toda a nossa galáxia unida. Sem matéria escura, a galáxia separar-se-ia.”
A visão de Weber das profundezas do universo
O mapa cobre uma área do céu aproximadamente 2,5 vezes o tamanho da lua cheia, localizada na constelação Sextante.
Webb observou a região durante aproximadamente 255 horas e identificou cerca de 800 mil galáxias, muitas das quais foram observadas pela primeira vez. Para localizar a matéria escura, a equipe mediu como sua massa curva o espaço, desviando a luz que viaja para a Terra vinda de galáxias distantes como se estivesse passando por uma vidraça torcida.
O mapa resultante contém cerca de dez vezes mais galáxias que os mapas terrestres anteriores da mesma região, e duas vezes mais que os mapas produzidos usando o Telescópio Espacial Hubble. Revelou novas concentrações de matéria escura e forneceu uma visão mais clara de regiões anteriormente observadas pelo Hubble.
A co-autora principal do estudo, Dra. Diana Skognamario, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, disse: “Este é o maior mapa de matéria escura que produzimos com Webb, e é duas vezes mais nítido que qualquer mapa de matéria escura produzido por outros observatórios.
“Anteriormente, víamos uma imagem desfocada da matéria escura. Agora, graças à incrível resolução do Webb, podemos ver a estrutura invisível do Universo com detalhes impressionantes.”
Instrumentos e exploração futura
Para melhorar as medições de distância para muitas das galáxias no mapa, a equipe usou o Webb Mid-Infrared Instrument (MIRI).
O Centro de Astronomia Extragaláctica da Universidade de Durham contribuiu para o desenvolvimento do MIRI, que é projetado e gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato (JPL). O instrumento é particularmente eficaz na detecção de galáxias escondidas atrás de espessas nuvens de poeira cósmica.
A equipe planeja expandir o escopo de seu trabalho usando o Telescópio Euclid da Agência Espacial Europeia (ESA) e o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA para mapear a matéria escura em todo o universo. Estas observações futuras ajudarão os cientistas a compreender melhor as propriedades fundamentais da matéria escura e como ela evolui ao longo do tempo cósmico.
As áreas do céu analisadas neste estudo servirão como pontos de referência, permitindo que futuros mapas de matéria escura sejam comparados e refinados com maior precisão.
Esta última pesquisa foi financiada pela NASA, RCUK/Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC), Secretaria Nacional Suíça de Educação, Pesquisa e Inovação (SERI), RCUK/STFC Rutherford Appleton Laboratory Central Laser Facility e Centro Nacional de Pesquisa Espacial.
