A matéria escura mais distante já encontrada data de 12 bilhões de anos

Um novo estudo usa um sinal emitido logo após o Big Bang, o fundo cósmico de micro-ondas, para explorar como a matéria escura é distribuída em torno de galáxias antigas.

No novo estudo, os astrônomos analisaram como a radiação cósmica de fundo – uma relíquia da radiação produzida inicialmente pelo universo infantil – foi distorcida pela matéria escura há cerca de 12 bilhões de anos. Reiko Matsushita

A velocidade estática da luz garante que os astrônomos vejam galáxias distantes não como são, mas como existiam há muito tempo. O mesmo vale para a matéria (regular ou escura) que envolve essas galáxias antigas.

Os astrônomos recentemente usaram esse conhecimento – bem como um sinal cósmico enviado logo após o Big Bang – para mapear como a matéria escura estava distribuída em torno de galáxias cerca de 12 bilhões de anos atrás. Em suma, eles descobriram que a matéria escura era menos 'aglomerada' do que o esperado, o que, se confirmado, sugeriria que muitos modelos aceitos de cosmologia devem ser revistos.

As novas descobertas são apresentadas em um estudo publicado em 1º de agosto na Physical Review Letters.

De volta aos primórdios

Embora seja complicado medir a matéria “invisível”, a abordagem típica envolve duas galáxias, uma em primeiro plano e outra em segundo plano. De acordo com Einstein, a imensa gravidade da galáxia em primeiro plano na verdade distorce o tecido do espaço-tempo próximo a ela. Assim, à medida que a luz da galáxia de fundo passa pela galáxia de primeiro plano, ela é dobrada, como se fosse por uma lente óptica. Isso resulta na galáxia de fundo sendo fortemente distorcida e ampliada, um fenômeno chamado lente gravitacional .

Como a galáxia de fundo (ou "galáxia de origem") parece mais distorcida quando a galáxia de primeiro plano ("galáxia da lente") tem muita massa, os astrônomos podem analisar as distorções para determinar a distribuição da matéria - incluindo matéria escura - ao redor da lente galáxia.

Mas esse método só funciona quando a galáxia de origem é brilhante o suficiente para realmente iluminar a galáxia da lente. E como as galáxias extremamente distantes são extremamente fracas, os astrônomos até agora não conseguiram avaliar a matéria escura em galáxias de antes, cerca de 8 bilhões a 10 bilhões de anos atrás. Isso os deixou em grande parte no escuro sobre a verdadeira estrutura do universo primitivo.

Visando superar esse obstáculo, uma equipe de astrônomos recentemente alterou a abordagem. Em vez de usar duas galáxias, eles optaram por usar uma fonte de luz mais distante no lugar de uma galáxia fonte: o fundo cósmico de microondas (CMB), emitido quando o universo tinha apenas 300.000 anos.

Foi uma ideia maluca”, disse Masami Ouchi, autor do estudo e astrônomo da Universidade de Tóquio, em um comunicado à imprensa . “Ninguém percebeu que poderíamos fazer isso.”

“A maioria dos pesquisadores usa galáxias de origem para medir a distribuição da matéria escura desde o presente até 8 bilhões de anos atrás”, acrescentou Yuichi Harikane, autor do estudo e astrônomo da Universidade de Tóquio. “No entanto, poderíamos olhar mais para o passado porque usamos o CMB mais distante para medir a matéria escura. Pela primeira vez, medimos a matéria escura quase desde os primeiros momentos do universo.”

Iluminando a matéria escura

Para empregar sua nova abordagem, os astrônomos selecionaram 1,5 milhão de galáxias – todas vistas como eram há cerca de 12 bilhões de anos – para servir coletivamente como a lente gravitacional. E com o CMB mais distante servindo como fonte de luz de fundo, a equipe conseguiu medir como a matéria escura estava dispersa em torno dessas galáxias de lentes.

“Fiquei feliz que abrimos uma nova janela para aquela era”, disse Hironao Miyatake, outro autor do estudo e astrônomo da Universidade de Nagoya, em um comunicado à imprensa. "12 bilhões de anos atrás, as coisas eram muito diferentes."

De acordo com a equipe, seus resultados podem desafiar as teorias predominantes da cosmologia, incluindo a ideia de que pequenas variações na CMB são o que inicialmente levou aos primeiros aglomerados de matéria, que finalmente se formaram em estrelas e galáxias. Como se vê, diz a equipe, o universo era muito mais homogêneo em seus primeiros anos do que se pensava anteriormente.

“Nossa descoberta ainda é incerta”, disse Miyatake em um comunicado à imprensa. “Mas se for verdade, isso sugeriria que todo o modelo é falho à medida que você volta no tempo. Isso é empolgante porque, se o resultado se mantiver após a redução das incertezas, pode sugerir uma melhoria do modelo que pode fornecer informações sobre a natureza da própria matéria escura”.

Em última análise, a equipe diz que sua abordagem fornecerá aos astrônomos medições mais precisas da quantidade e distribuição de matéria escura em galáxias antigas. Também permitirá que os astrônomos explorem outros aspectos do universo primitivo.

“Um dos pontos fortes de observar o universo usando levantamentos em grande escala, como os usados ​​nesta pesquisa, é que você pode estudar tudo o que vê nas imagens resultantes, desde asteroides próximos em nosso sistema solar até os mais distantes. galáxias do universo primitivo”, disse Michael Strauss, professor de ciências astrofísicas da Universidade de Princeton que não esteve envolvido na pesquisa, em um comunicado à imprensa. "Você pode usar os mesmos dados para explorar muitas novas questões."

Fonte: Astronomy.com