Uma teia de aranha cósmica

Hubble celebra a temporada assustadora com Abell 611 — uma teia de aranha de galáxias mantidas juntas por um segredo sombrio

Em comemoração ao Halloween, o Hubble traz esta imagem inky do aglomerado de galáxias Abell 611, localizado a cerca de 3,2 bilhões de anos-luz da Terra. Crédito: ESA/Hubble, NASA, P. Kelly, M. Carteiro, J. Richard, S. Allen

Hoje em dia, acredita-se que todas as galáxias e aglomerados de galáxias sejam dominados pela matéria escura — uma quantidade esquiva cuja natureza os astrônomos ainda estão trabalhando para determinar. Abell 611, o aglomerado de galáxias brilhante mostrado nesta imagem do Hubble, não é exceção. Na verdade, Abell 611 é um alvo popular para investigar a matéria escura, em parte devido aos numerosos exemplos de lente gravitacional forte visível entre a intrincada teia de galáxias do aglomerado.

Em comemoração ao Halloween, o Hubble traz esta imagem inky do aglomerado de galáxias Abell 611, localizado mais de 1000 megaparsecs[1], ou cerca de 3,2 bilhões de anos-luz, da Terra. Como todos os aglomerados de galáxias, a existência contínua de Abell 611 representa um mistério para os astrônomos. Especificamente, não parece haver massa suficiente contida em sua teia de galáxias constituintes rapidamente rotativas para evitar que o aglomerado se desfaça.

Esta é uma questão bem estabelecida na astronomia com estruturas muito massivas, como galáxias e aglomerados de galáxias - eles simplesmente não parecem conter massa combinada suficiente para permanecerem inteiras. Curiosamente, este problema não se apresenta em escalas cósmicas menores. Por exemplo, a passagem dos planetas do Sistema Solar ao redor do Sol pode ser calculada relativamente facilmente usando as massas e localizações dos planetas e do Sol. Não é necessária massa extra para explicar a integridade do Sistema Solar, ou outros sistemas de planetas estelares. Então, por que essa regra intuitiva quebra em escalas maiores?

A teoria predominante é que o Universo contém grandes quantidades de uma substância conhecida como matéria escura. Embora o nome possa soar sinistro, 'escuro' simplesmente se refere ao fato de que essa quantidade desconhecida não parece interagir com a luz como outra matéria faz - nem emitir nem refletir nem absorver qualquer parte do espectro eletromagnético. Essa qualidade escura torna a matéria escura incrivelmente difícil de caracterizar, embora várias possibilidades tenham sido postuladas.

Essencialmente, a maioria dos candidatos à matéria escura se enquadra em uma das duas categorias: algum tipo de partícula que existe em grandes quantidades em todo o Universo, mas por alguma razão não interage com a luz como outras partículas; ou algum tipo de objeto massivo também existe em grande abundância em todo o Universo, mas não se presta à detecção usando a tecnologia atual do telescópio. Dois dos candidatos mais caprichosamente nomeados de matéria escura se enquadram na primeira e segunda categoria, respectivamente.

Partículas massivas fracamente interagindo (WIMPs) são partículas subatômicas hipotéticas que não interagem com fótons[2]— em outras palavras, elas não interagem com a luz. Objetos de halo compactos astrofísicos maciços (MACHOs) são um conjunto hipotético de objetos muito massivos feitos (ao contrário dos WIMPs) de um tipo de matéria que já conhecemos, mas que são extremamente difíceis de observar, pois emitem tão pouca luz. Apesar de um tremendo esforço, no entanto, nenhuma evidência conclusiva foi encontrada de WIMPs, MACHOs ou qualquer outra forma de matéria escura. 

Se a matéria escura permanece teimosamente indefinível, felizmente é facilmente quantificável. De fato, aglomerados de galáxias como o Abell 611 são laboratórios ideais para a quantificação da matéria escura, devido à abundante evidência de lente gravitacional[3]visível dentro do aglomerado. Um exemplo de lente é talvez mais claramente visível no centro da imagem, à esquerda do núcleo brilhante do cluster, onde uma curva de luz pode ser vista.

Esta curva é luz de uma fonte mais distante que foi dobrada e distorcida (ou 'lentes') pela vasta massa de Abell 611. A extensão em que a luz foi dobrada pelo aglomerado pode ser usada para medir sua verdadeira massa. Isso pode então ser comparado com uma estimativa de sua massa derivada de todos os componentes visíveis do cluster. A diferença entre a massa calculada e a massa observada é impressionante. De fato, ampliando o zoom, os astrônomos atualmente estimam que cerca de 85% da matéria no Universo é matéria escura.

Mesmo que o mistério do que mantém a teia de aranha cósmica das galáxias dentro de Abell 611 permaneça sem solução, ainda podemos desfrutar dessa imagem e da ciência fascinante — bem estabelecida e teorizada — que ocorre dentro dela.

Fonte: esahubble.org