Os cientistas descobriram matéria galáctica anteriormente desaparecida, escondida nos enormes vazios do espaço entre galáxias.
Durante décadas, os cientistas não conseguiram resolver o antigo enigma de por que vemos muito menos matéria normal nas galáxias do que deveríamos. Agora, uma equipe de cientistas do Colaboração CHIME/FRBliderado por pesquisadores do MIT, desenvolveu um novo método para detectar esta matéria galáctica desaparecida, combinando detecções de rajadas rápidas de rádio (FRBs) com medições da localização das galáxias.
Este método, publicado em 21 de julho na revista Cartas de revisão físicaexpôs grandes quantidades de matéria nunca antes vista no espaço entre as galáxias, que se originou no interior das próprias galáxias. Também revelou as causas da expulsão da matéria galáctica: fenómenos astrofísicos violentos dentro das galáxias, como jatos de buraco negro e estrelas explodindo. Esta descoberta, por sua vez, sugere que estes fenómenos são muito mais energéticos do que se pensava anteriormente.
Logo depois do Big Bangos físicos estimam que cerca de 17% do universo foi feito de matéria “comum” – a matéria observável da qual nós, os planetas, as estrelas e as galáxias somos feitos – com os outros 83% sendo matéria escuraum componente misterioso do universo que exerce influência gravitacional sobre os objetos ao seu redor, mas não interage com a luz, deixando-o pouco compreendido.
Os cientistas esperam, portanto, ver uma proporção semelhante de matéria comum no universo observável hoje. No entanto, a quantidade total de matéria comum nas galáxias equivale a cerca de um décimo do que é esperado no universo.
Há muito que se teoriza que, se a matéria que falta está realmente presente no Universo, provavelmente está escondida no vasto espaço entre as galáxias. No entanto, se isto fosse verdade, a matéria em falta estaria tão espalhada pelo espaço vazio que seria extremamente difícil de detectar.
Agora, a equipe CHIME/FRB foi pioneira procurando a matéria que falta estudando FRBs. Descobertos em 2007, os FRBs são flashes de ondas de rádio incrivelmente brilhantes, com duração de milissegundos, que se acredita serem produzidos por alguns dos fenômenos mais energéticos do universo. Eles chegam em Terra de galáxias distantes bilhões de anos-luz longe e contêm impressões da matéria pela qual passam para chegar aqui – agindo como varreduras cósmicas de raios-X.
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“O que torna os FRBs bons para investigar matéria faltante é que eles têm uma propriedade especial”, co-autor Hao Chen Wangum estudante de pós-graduação no MIT Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial, disse em um comunicado. “Eles começam como um flash muito rápido e, à medida que passam pela matéria, espalham-se com o tempo. E podemos medir essa mancha com muita precisão, o que é diretamente proporcional à quantidade de matéria perdida pela qual o FRB passou.”
Sinais manchados
Ao combinar dados de ambos os Experimento Canadense de Mapeamento de Intensidade de Hidrogênio (CHIME) e o Instrumento espectroscópico de energia escura (DESI)a equipe correlacionou o grau de mancha de milhares de sinais FRB medidos com as localizações de milhões de galáxias em todo o universo. Isto permitiu aos cientistas determinar se as FRBs foram manchadas por matéria no interior das galáxias na sua viagem para a Terra, ou se o seu caminho foi através do espaço entre as galáxias, o que significa que qualquer mancha foi devida à matéria aí residente.
Os resultados mostraram que a matéria anteriormente não detectada estava de facto localizada fora das galáxias e que formava nuvens amplamente espalhadas que se estendiam mais longe do que o previsto anteriormente. Estas descobertas apoiam a hipótese de que processos altamente energéticos, como jatos de buracos negros e explosões de estrelas dentro de galáxias, empurram a matéria para além das fronteiras galácticas, mas também sugerem que as energias destes eventos violentos devem ser mais elevadas do que se pensava originalmente para os expulsar tão longe.
“Uma galáxia tem talvez alguns 100.000 anos-luz de diâmetro, e descobrimos matéria perdida em cerca de 4 milhões de anos-luz”, disse o coautor do estudo. Kiyoshi Masuiprofessor associado de física do MIT, disse no comunicado. “Isso é um pouco mais longe do que as simulações prevêem.”
“Estas medições indicam que a atividade estelar e a atividade dos buracos negros são mais fortes e muito mais violentas do que o previsto”, acrescentou.
Agora que estes resultados verificaram que os FRBs podem de facto ser usados para procurar matéria em falta, a equipa espera que o seu método e resultados melhorem no futuro, especialmente tendo em conta que o CHIME continua a detectar mais FRBs.
“Fizemos funcionar pela primeira vez”, disse Masui, “e faremos com que funcione com ainda mais precisão à medida que os dados melhorarem”.
Wang, H., Masui, K., Andrew, S., Bhardwaj, M., Fonseca, E., Gaensler, BM, Joseph, RC, Kaspi, VM, Kharel, B., Lanman, AE, Leung, C., Mas-Ribas, L., Mena-Parra, J., Nimmo, K., Pearlman, AB, Pen, U., Prochaska, JX, Raikman, R., Shin, K., . . . Escadas, IH (2026). Medição do espectro de potência cruzada de dispersão-galáxia com o segundo catálogo CHIME/FRB. Cartas de revisão física, 137(4).
