Os cientistas criaram o mapa mais detalhado já feito da matéria escura que atravessa o universo, revelando como ela afetou a formação de estrelas, galáxias e planetas.
A investigação, que inclui astrónomos da Universidade de Durham, no Reino Unido, fornece novas informações sobre como este material invisível ajudou a unir a matéria comum, formando galáxias como a Via Láctea e, eventualmente, planetas como a Terra.
As descobertas são baseadas em novas observações do Telescópio Espacial James Webb da NASA (WEBB) e são publicadas na revista Astronomia da Natureza.
A pesquisa internacional foi conduzida em conjunto pela Durham University, pelo Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA e pela Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) na Suíça.
Como a matéria escura moldou o universo que vemos hoje
O mapa recém-criado confirma estudos anteriores, ao mesmo tempo que revela pequenos detalhes 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 quanto a matéria normal provavelmente estavam espalhadas pelo espaço. Os cientistas acreditam que a matéria escura começou a se aglomerar. A sua gravidade atrai então a matéria normal, criando regiões densas onde estrelas e galáxias começam a formar-se.
Este processo define o padrão geral de como as galáxias estão distribuídas por todo o universo hoje. Ao permitir que galáxias e estrelas se formassem mais cedo do que aconteceriam de outra forma, a matéria escura também ajudou a criar as condições necessárias para o desenvolvimento dos planetas. Sem este efeito inicial, os elementos necessários à vida nunca poderiam ter-se formado na nossa galáxia.
O co-autor principal do estudo, Dr. 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, nosso mapa mostra como um componente invisível do universo moldou a matéria visível, permitindo o surgimento e surgimento da vida.
“Este mapa revela o papel invisível mas essencial da matéria escura, a verdadeira arquiteta do universo, que gradualmente organiza as estruturas que observamos através dos nossos telescópios.”
Detectando o invisível através da gravidade
A matéria escura não pode ser vista diretamente porque não emite, reflete, absorve ou bloqueia a luz. Também se move através de objetos normais sem interagir com eles, como um fantasma.
Sua presença é detectada pela gravidade. O novo mapa mostra esse efeito com maior clareza do que antes. Uma evidência importante é o quão próximos os mapas de matéria escura se alinham com os mapas de matéria normal.
Segundo os pesquisadores, as observações de Webb mostram que esse alinhamento não é acidental. Em vez disso, reflete a atração gravitacional da matéria escura ao longo da história do universo, atraindo a matéria normal para ela.
O co-autor do estudo, Professor Richard Massey, do Departamento de Física do Instituto de Cosmologia Computacional 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. Elas não fazem mal, não nos notam e simplesmente seguem em frente.
“Mas toda a nuvem rodopiante de matéria escura em torno da Via Láctea tem gravidade suficiente para manter toda a nossa galáxia unida. Sem a matéria escura, a própria Via Láctea desmoronaria.”
Uma visão mais profunda do cosmos da web
O mapa cobre uma área do céu cerca de 2,5 vezes o tamanho da Lua cheia, localizada na constelação de Sextantes.
Webb observou a área durante cerca de 255 horas e identificou cerca de 800 mil galáxias, muitas delas vistas pela primeira vez. Para detectar a matéria escura, a equipe mediu como a sua massa curva o espaço, fazendo com que a luz de galáxias distantes se curvasse em direção à Terra — como se essa luz tivesse passado por uma janela distorcida.
O mapa resultante inclui quase dez vezes mais galáxias que mapas terrestres anteriores da mesma região e duas vezes mais galáxias produzidas usando o Telescópio Espacial Hubble. Revela novas concentrações de matéria escura e fornece uma visão muito mais nítida de áreas anteriormente observadas pelo Hubble.
A coautora principal do estudo, Diana Scognamiglio, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, disse: “Este é o maior mapa de matéria escura que produzimos com a web e é duas vezes mais nítido que qualquer mapa de matéria escura produzido por outros observatórios.
“Antes, víamos uma imagem desfocada da matéria escura. Agora podemos ver a estrutura invisível do Universo com detalhes impressionantes, graças à incrível resolução da Web.”
Instrumentação e pesquisas futuras
Para melhorar as medições de distância para muitas das galáxias no mapa, a equipe de pesquisa usou o Mid-Infrared Instrument (MIRI) de Webb.
O Centro de Astronomia Extragaláctica da Universidade de Durham contribuiu para o desenvolvimento do MIRI, que foi projetado e operado desde o lançamento até o lançamento pelo JPL. O instrumento é particularmente útil na detecção de galáxias escondidas atrás de densas nuvens de poeira cósmica.
A equipe planeja expandir seu trabalho mapeando a matéria escura em todo o universo usando o Telescópio Euclid da Agência Espacial Europeia (ESA) e o próximo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA. Estas observações futuras ajudarão os cientistas a compreender melhor as propriedades fundamentais da matéria escura e como esta pode evoluir ao longo do tempo cósmico.
A região do céu analisada neste estudo servirá como ponto de referência, permitindo que futuros mapas de matéria escura sejam comparados e refinados com maior precisão.
A pesquisa mais recente foi financiada pela NASA, RCUK/Science and Technology Facilities Council (STFC), Secretaria de Estado Suíça para Educação, Pesquisa e Inovação (SERI), RCUK/STFC Central Laser Facility, STFC Rutherford Appleton Laboratory e Centre National d’Etudes Spatiles.
