Nuvens Difusas de Matéria 'Faltante' Cercam a Maioria das Galáxias
Estudo revela quão longe a matéria ordinária se estende a partir das galáxias, desafiando previsões anteriores.
Uma Nova Fronteira na Astrofísica
Estrelas e galáxias compõem grande parte da matéria ordinária observável do universo. No entanto, há décadas, os cientistas têm lutado contra um conflito cósmico: deveria haver muito mais matéria do que a observada atualmente. Estimativas precisas indicam que cerca de 83% de toda a matéria no universo é composta de matéria escura invisível, mas isso levanta a pergunta: onde está toda a matéria ordinária faltante?
A Revelação Através de Sinais de Rádio
Cientistas do MIT, parte da Colaboração CHIME/FRB, estão usando sinais de rádio distantes para revelar esta matéria ausente no vasto espaço entre as galáxias. Eles desenvolveram um novo método que combina as localizações de galáxias com as detecções de fast radio bursts (FRB), flashes ultra brilhantes de ondas de rádio que são emitidos por fenômenos extremamente energéticos no universo distante.
Nesta imagem (acima), a distribuição simulada de gás (cores azul, verde e amarela) ao redor das galáxias (representadas por pontos brancos) ilustra que o gás se estende mais longe das galáxias do que a maioria das simulações previu, sugerindo uma atividade significativa das galáxias que expeliram gás.
Como os FRBs Ajudam a Identificar Matéria Faltante
Os pesquisadores mediram o grau de "desfoque" experimentado por milhares de sinais FRB detectados na Terra. Ao comparar o desfoque de cada FRB com as localizações das galáxias, eles puderam determinar quanto do desfoque era devido à matéria galáctica em oposição a outra matéria desaparecida.
A distribuição espacial do sinal FRB (acima), em contraste com as distribuições de galáxias (abaixo), revelou uma correlação significativa, revelando a matéria baryônica faltante no universo.
Descobertas e Implicações
As novas descobertas não só identificaram a presença de matéria faltante, mas também mostraram que ela existe em nuvens difusas ao redor de grupos de galáxias. Essas nuvens se estendem muito mais do que os cientistas tinham previsto anteriormente.
“Descobrimos que, em geral, onde há mais galáxias, tende a haver mais matéria faltante ao redor delas”, afirma Haochen Wang, estudante de pós-graduação do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. Os resultados, publicados na revista Physical Review Letters, apoiam a ideia de que a matéria é expulsa para fora de uma galáxia através de jatos de buracos negros, explosões de estrelas e outros processos altamente energéticos dentro da galáxia.
As descobertas também sugerem que tais processos são mais energéticos do que os cientistas haviam pensado, desafiando as expectativas anteriores sobre a dinâmica do universo.
O Futuro da Pesquisa
O estudo da matéria faltante, que representa cerca de 17% da matéria total do universo, abre uma nova janela para a compreensão do cosmos. Com as novas metodologias, os pesquisadores são capazes de observar e medir a dinâmica da matéria em escalas e densidades que antes eram consideradas irregulares.
“Estamos encontrando matéria faltante que está sendo empurrada para escalas maiores”, comenta Kiyoshi Masui, professor associado de física no MIT. “Essas medições indicam que a atividade estelar e a atividade de buracos negros são mais fortes e muito mais violentas do que se previa anteriormente.”