A matéria escura (DM), a misteriosa substância que representa 85% da massa do universo, tem fascinado e intrigado os cientistas. Embora não possamos resolver isso na luz visível, seus efeitos podem ser vistos nas curvas de rotação das galáxias, nos halos de matéria escura e nas lentes gravitacionais que eles criam. O Bullet Cluster, que consiste em dois aglomerados de galáxias em colisão localizados a cerca de 3,7 mil milhões de anos-luz da Terra, é de particular interesse para os astrónomos que procuram DM. Isso ocorre porque os estudos de lentes gravitacionais fornecem fortes evidências de sua existência.
Ao examinar o aglomerado Bullet, os cientistas notaram que as galáxias localizadas fora dele pareciam distorcidas, resultado da distorção da gravidade do espaço-tempo ao seu redor. usando Telescópio Espacial James Webb (JWST), uma equipe internacional de pesquisadores analisou novos dados e imagens existentes para obter novos insights sobre este cluster. De acordo com sua análiseExiste uma explicação alternativa para os efeitos observados dos clusters que não envolve DM. As suas descobertas podem forçar os astrónomos a reavaliar o que consideram ser a evidência mais convincente da DM.
A colisão que criou o aglomerado Bullet ocorreu há cerca de 4 mil milhões de anos, quando dois aglomerados contendo centenas de galáxias colidiram a 2.500 km/s (1.550 mps). Embora os aglomerados de galáxias contenham trilhões de estrelas, a maior parte de sua matéria visível consiste em gás localizado dentro do sistema estelar – também conhecido como. Meio interestelar (ISM). Durante uma colisão, duas nuvens de gás encontram forças de atrito ao passarem uma pela outra, fazendo com que ambas aqueçam e desacelerem. Estas nuvens de gás são visíveis hoje como manchas difusas que brilham intensamente no espectro de raios X.
*Imagem do Telescópio Espacial James Webb da região interna do aglomerado Bullet. © Imagem: NASA/ESA/CSA/STScI/CXC/Caltech/IPAC*
No entanto, as galáxias nos dois aglomerados passaram uma pela outra sem incidentes, uma vez que a distância entre as estrelas individuais era tão grande que elas conseguiam passar uma pela outra. Como resultado, os dois aglomerados foram separados do gás interestelar que carregavam consigo. Na imagem da web (mostrada acima), as nuvens de gás quente são mostradas em rosa, enquanto a distribuição da matéria escura é mostrada em azul. O Cluster 1 é visível à esquerda da nuvem de gás mais à esquerda, enquanto o Cluster 2 está à extrema direita. Essas quatro estruturas formam a totalidade do agrupamento de marcadores.
Outra coisa que fica clara na imagem é como as galáxias fora do aglomerado parecem distorcidas e em forma de crescente. Estranhamente, os aglomerados de galáxias mostram fortes efeitos de lente, apesar da sua massa relativamente baixa. Enquanto isso, as duas nuvens luminosas, onde a maior parte da massa deveria estar concentrada, mostram efeitos relativamente fracos. Isto sugere que estas galáxias contêm matéria extra escondida que os astrónomos não conseguem detectar.
Segundo a teoria atual, o DM interage com a matéria normal apenas pela gravidade, e não por outras forças fundamentais (eletromagnetismo, forças nucleares fracas e fortes). Por causa disso, não será desacelerado pelo atrito e não será separado do aglomerado de galáxias. Os dados também apoiam outra explicação: a dinâmica newtoniana modificada (MOND), o modelo cosmológico que elimina totalmente o DM. Até o momento, a MOND tem sido considerada uma teoria marginal porque não pode explicar fenômenos como aglomerados de balas.
“No entanto, mostramos em nosso estudo que, em contraste, o agrupamento de balas é na verdade particularmente consistente com o cenário MOND”, disse o pesquisador do HISKP, Dong Zhang, autor principal e que realizou uma grande proporção dos cálculos. “Se estrelas massivas eventualmente queimarem, elas se tornarão estrelas de nêutrons ou buracos negros. Tal como a matéria escura, ambas são invisíveis e só podem ser detectadas pela enorme atração gravitacional que exercem.”
Impressão artística de uma “galáxia fantasma” dentro do halo de matéria escura da Via Láctea. Crédito: NASA, ESA e T. Brown e J. Tumlinson (STScI)
O professor do HISKP Pavel Kropa, coautor do estudo, acrescentou:
Esta observação foi até agora considerada uma prova da existência de matéria escura. Restos estelares massivos assumem o papel da matéria escura até certo ponto no cenário MOND. Mesmo no Modelo Padrão, que assume a existência de matéria escura, a sua quantidade estimada tem de ser significativamente reduzida – cerca de metade.
Além disso, novos dados da Web permitiram cálculos mais precisos do número de estrelas e elementos pesados em ambos os aglomerados. O Dr. Indranil Vanik do Instituto de Cosmologia e Gravitação da Universidade de Portsmouth (outro coautor) mostrou que os números recentemente calculados de estrelas e outros objetos poderiam explicar o efeito de lente gravitacional observado. Estes novos dados e insights sobre grupos de marcadores lançam dúvidas sobre uma linha de evidência importante para o DM e constituem um argumento mais convincente para o MOND.
Leitura adicional: Universidade Florestal, Revisão de Física d
