Galáxia anã I Zwicky 18. Crédito da imagem: NASA. Clique para ampliar
Pistas reveladas pela visão recentemente aprimorada do Telescópio Espacial Hubble permitiram aos astrônomos mapear a localização da "matéria escura" invisível em detalhes sem precedentes em dois aglomerados de galáxias muito jovens.
Uma equipe do Instituto de Ciência dos Telescópios Espaciais da Universidade Johns Hopkins relata suas descobertas na edição de dezembro do Astrophysical Journal. (Outras observações menos detalhadas apareceram na edição de janeiro de 2005 dessa publicação.)
Os resultados da equipe dão credibilidade à teoria de que as galáxias que podemos ver se formam nas regiões mais densas das "redes cósmicas" de matéria escura invisível, assim como a espuma se acumula em cima das ondas do oceano, disse o co-autor do estudo Myungkook James Jee, assistente de pesquisa. cientista do Departamento de Física e Astronomia Henry A. Rowland da Escola de Artes e Ciências Krieger de Johns Hopkins.
"Os avanços na tecnologia de computadores agora nos permitem simular todo o universo e acompanhar a coalescência da matéria em estrelas, galáxias, aglomerados de galáxias e filamentos de matéria enormemente longos, desde os primeiros cem mil anos até o presente", disse Jee. "No entanto, é muito desafiador verificar os resultados da simulação observacionalmente, porque a matéria escura não emite luz".
Jee disse que a equipe mediu as sutis "lentes" gravitacionais aparentes nas imagens do Hubble? isto é, as pequenas distorções das formas das galáxias causadas pela gravidade de matéria escura invisível? para produzir seus mapas detalhados de matéria escura. Eles conduziram suas observações em dois aglomerados de galáxias que se formavam quando o universo tinha aproximadamente metade da sua idade atual.
"As imagens que tiramos mostram claramente que as galáxias de aglomerados estão localizadas nas regiões mais densas dos halos de matéria escura, que são renderizadas em roxo em nossas imagens", disse Jee.
O trabalho reforça a teoria de que a matéria escura? que constitui 90% da matéria no universo? e a matéria visível deve se fundir nos mesmos locais, porque a gravidade os une, disse Jee. As concentrações de matéria escura devem atrair a matéria visível e, como resultado, auxiliar na formação de estrelas luminosas, galáxias e aglomerados de galáxias.
A matéria escura apresenta um dos problemas mais intrigantes da cosmologia moderna. Invisível, mas sem dúvida existe? cientistas podem medir seus efeitos? suas características exatas permanecem indescritíveis. Tentativas anteriores de mapear a matéria escura em detalhes com telescópios terrestres foram prejudicadas pela turbulência na atmosfera da Terra, que desfocou as imagens resultantes.
"Observar através da atmosfera é como tentar ver os detalhes de uma imagem no fundo de uma piscina cheia de ondas", disse Holland Ford, um dos co-autores do artigo e professor de física e astronomia na Johns Hopkins.
A equipe Johns Hopkins-STScI conseguiu superar o obstáculo atmosférico através do uso do telescópio espacial Hubble. A instalação da Câmera Avançada para Pesquisas no Hubble há três anos foi um benefício adicional, aumentando a eficiência de descoberta do HST anterior em um fator de 10.
A equipe se concentrou em dois aglomerados de galáxias (cada um contendo mais de 400 galáxias) no céu do sul.
"Essas imagens foram realmente destinadas principalmente a estudar as galáxias nos aglomerados, e não as lentes das galáxias de fundo", disse o co-autor Richard White, astrônomo do STScI que também é chefe do arquivo de dados do Hubble para o STScI. “Mas a nitidez e a sensibilidade das imagens as tornaram ideais para este projeto. Essa é a verdadeira beleza das imagens do Hubble: elas serão usadas por anos para novas investigações científicas. "
O resultado da análise da equipe é uma série de imagens simuladas por computador, vividamente detalhadas, ilustrando a localização da matéria escura. Segundo Jee, essas imagens oferecem aos pesquisadores uma oportunidade sem precedentes de inferir as propriedades da matéria escura.
A estrutura agrupada de matéria escura ao redor das galáxias de aglomerados é consistente com a crença atual de que as partículas de matéria escura são "sem colisão", disse Jee. Ao contrário das partículas normais da matéria, acreditam os físicos, elas não colidem e se espalham como bolas de bilhar, mas simplesmente passam umas pelas outras.
“Partículas sem colisão não se bombardeiam, como dois átomos de hidrogênio. Se as partículas de matéria escura fossem colisionais, observaríamos uma distribuição muito mais suave da matéria escura, sem estruturas desajeitadas de pequena escala ”, disse Jee.
Ford disse que este estudo demonstra que o ACS é excepcionalmente vantajoso para estudos de lentes gravitacionais e, com o tempo, aumentará substancialmente a compreensão da formação e evolução da estrutura cósmica, bem como da matéria escura.
"Estou extremamente satisfeito por os sete anos de trabalho árduo de tantos cientistas e engenheiros talentosos para fazer a Câmera Avançada de Pesquisas fornecerem a toda a humanidade imagens e entendimentos mais profundos das origens do nosso maravilhoso universo", disse Ford, que é investigador principal da ACS e líder da equipe científica.
A equipe de ciência e engenharia da ACS está concentrada na Universidade Johns Hopkins e no Instituto de Ciências do Telescópio Espacial no campus Homewood da universidade em Baltimore. Também inclui cientistas de outras grandes universidades dos Estados Unidos e da Europa. O ACS foi desenvolvido pela equipe sob o contrato NAS5-32865 da NASA e esta pesquisa foi apoiada pelo subsídio da NASA NAG5-7697.
Fonte original: Comunicado de imprensa da JHU
