Hubble examina Cloud-9, o primeiro objeto de um novo tipo

Uma equipe que utiliza o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA descobriu um novo tipo de objeto astronômico: uma nuvem de matéria escura, rica em gás e sem estrelas, considerada uma "relíquia" ou remanescente da formação das primeiras galáxias. Apelidada de "Nuvem-9", esta é a primeira detecção confirmada de um objeto desse tipo no Universo. A descoberta amplia a compreensão sobre a formação de galáxias, o Universo primitivo e a própria natureza da matéria escura.

Esta imagem mostra a localização de Cloud-9, que fica a 2.000 anos-luz da Terra. Crédito: NASA, ESA. G. Anand (STScI) e A. Benitez-Llambay (Universidade de Milão-Bicocca); processamento - J. DePasquale (STScI) 

“Esta é a história de uma galáxia que não se formou”, disse o investigador principal do programa, Alejandro Benitez-Llambay, da Universidade Milano-Bicocca, em Milão, Itália. “Na ciência, geralmente aprendemos mais com os fracassos do que com os sucessos. Neste caso, a ausência de estrelas é o que comprova a teoria. Isso nos indica que encontramos no Universo local um bloco primordial de uma galáxia que não chegou a se formar.”

“Esta nuvem é uma janela para o Universo escuro”, explicou Andrew Fox, membro da equipe do AURA/STScI da Agência Espacial Europeia. “Sabemos, pela teoria, que a maior parte da massa do Universo é composta de matéria escura, mas é difícil detectar esse material escuro porque ele não emite luz. A Nuvem 9 nos proporciona uma visão rara de uma nuvem dominada por matéria escura.”

O objeto é chamado de Nuvem de Hidrogênio Limitada pela Reionização, ou "RELHIC". O termo "HI" refere-se ao hidrogênio neutro, e "RELHIC" descreve uma nuvem de hidrogênio primordial dos primórdios do Universo, um remanescente fóssil que não formou estrelas. Durante anos, os cientistas buscaram evidências de tal objeto fantasma teórico. Foi somente quando apontaram o Hubble para a nuvem, confirmando que ela é de fato desprovida de estrelas, que encontraram respaldo para a teoria.

“Antes de usarmos o Hubble, poderíamos argumentar que esta é uma galáxia anã tênue que não conseguiríamos ver com telescópios terrestres. Eles simplesmente não tinham sensibilidade suficiente para detectar estrelas”, explicou a autora principal, Gagandeep Anand, do STScI. “Mas com a Câmera Avançada para Pesquisas do Hubble , conseguimos comprovar que não há nada lá.”

A descoberta dessa nuvem relíquia foi uma surpresa. "Entre nossos vizinhos galácticos, pode haver algumas casas abandonadas por aí", disse Rachael Beaton, do STScI, que também faz parte da equipe de pesquisa.

Acredita-se que as RELHICs sejam nuvens de matéria escura que não conseguiram acumular gás suficiente para formar estrelas. Elas representam uma janela para os estágios iniciais da formação de galáxias. A Nuvem 9 sugere a existência de muitas outras pequenas estruturas dominadas por matéria escura no Universo — outras galáxias que não chegaram a se formar. Essa descoberta fornece novos insights sobre os componentes escuros do Universo, que são difíceis de estudar por meio de observações tradicionais, que se concentram em objetos brilhantes como estrelas e galáxias. 

Cientistas estudam nuvens de hidrogênio próximas à Via Láctea há muitos anos, e essas nuvens tendem a ser muito maiores e mais irregulares do que a Nuvem 9. Comparada com outras nuvens observadas, a Nuvem 9 é menor, mais compacta e altamente esférica, o que a torna muito diferente das demais.

O núcleo deste objeto é composto de hidrogênio neutro e tem cerca de 4.900 anos-luz de diâmetro. O gás hidrogênio em Cloud-9 tem aproximadamente 1 milhão de vezes a massa do Sol. Mas se a pressão do gás estiver equilibrando a gravidade da nuvem de matéria escura, como parece ser o caso, Cloud-9 deve ser fortemente dominada por matéria escura, com cerca de 5 bilhões de massas solares.

Cloud-9 é um exemplo das estruturas e dos mistérios que não envolvem estrelas. Observar apenas as estrelas não fornece o quadro completo. O estudo do gás e da matéria escura ajuda a proporcionar uma compreensão mais completa do que acontece nesses sistemas, algo que, de outra forma, permaneceria desconhecido.

Do ponto de vista observacional, identificar essas galáxias falhadas é um desafio, pois objetos próximos brilham mais intensamente que elas. Esses sistemas também são vulneráveis ​​a efeitos ambientais como a remoção por pressão dinâmica, que pode eliminar o gás à medida que a nuvem se move pelo espaço intergaláctico. Esses fatores reduzem ainda mais a quantidade esperada dessas galáxias.

A relíquia sem estrelas foi descoberta há três anos como parte de um levantamento de rádio realizado pelo Telescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros (FAST, na sigla em inglês) em Guizhou, na China, uma descoberta posteriormente confirmada pelo Telescópio de Green Bank e pelo Very Large Array, nos Estados Unidos. Mas somente com o Hubble os pesquisadores puderam determinar definitivamente que a galáxia falhada não contém estrelas.

A Nuvem 9 recebeu esse nome sequencialmente, por ser a nona nuvem de gás identificada na periferia de uma galáxia espiral próxima, Messier 94 (M94). A nuvem está próxima de M94 e parece ter uma associação física com a galáxia. Dados de rádio de alta resolução mostram ligeiras distorções no gás, possivelmente indicando interação entre a nuvem e a galáxia.

A nuvem pode eventualmente formar uma galáxia no futuro, desde que cresça e se torne mais massiva — embora a forma como isso ocorreria ainda seja objeto de especulação. Se fosse muito maior, digamos, com mais de 5 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, teria colapsado, formado estrelas e se tornado uma galáxia igual a qualquer outra que vemos. Se fosse muito menor do que isso, o gás poderia ter se dispersado e ionizado, restando pouco. Mas ela está em um ponto ideal onde poderia permanecer como uma RELHIC.

A ausência de estrelas neste objeto proporciona uma janela única para as propriedades intrínsecas das nuvens de matéria escura. A raridade de tais objetos e o potencial para futuros levantamentos devem impulsionar a descoberta de mais dessas "galáxias falhadas" ou "relíquias", resultando em insights sobre o universo primordial e a física da matéria escura.

Este resultado foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters e apresentado em uma coletiva de imprensa durante a 247ª reunião da Sociedade Astronômica Americana.

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