Dinâmica da Matéria Escura: Explorando o Estranho Satélite da Via Láctea, Cratera 2

A Cratera 2, uma grande e escura galáxia satélite, exibe propriedades que desafiam as teorias tradicionais da matéria escura e fria

Identificada em 2016, a Cratera 2 se destaca entre as galáxias satélites devido ao seu tamanho enorme e brilho extremamente baixo, sugerindo uma dinâmica incomum da matéria escura. O modelo CDM predominante luta para explicar tais características. (Conceito do artista.) Crédito: SciTechDaily.com 

A teoria SIDM fornece uma explicação melhor, sugerindo interações de matéria escura que reduzem a densidade e aumentam o tamanho da galáxia, correspondendo às observações.

A Cratera 2, localizada a aproximadamente 380.000 anos-luz da Terra, é uma das maiores galáxias satélites da Via Láctea.

Extremamente fria e com estrelas de movimento lento, a Cratera 2 tem baixo brilho superficial.

Como esta galáxia se originou ainda não está claro.

Desafios na compreensão da Cratera 2 Desde a sua descoberta em 2016, tem havido muitas tentativas de reproduzir as propriedades incomuns da Cratera 2, mas isso se mostrou muito desafiador,- disse Hai-Bo Yu, professor de física e astronomia da Universidade da Califórnia, em Riverside, cuja equipe oferece agora uma explicação para a origem da Cratera 2 num artigo publicado recentemente no The Astrophysical Journal Letters.

Uma galáxia satélite é uma galáxia menor que orbita uma galáxia hospedeira maior.

A matéria escura representa 85% da matéria do universo e pode formar uma estrutura esférica sob a influência da gravidade chamada halo de matéria escura.

Invisível, o halo permeia e envolve uma galáxia como a Cratera 2.

O fato da Cratera 2 ser extremamente fria indica que seu halo tem baixa densidade.

Nossa galáxia, a Via Láctea, é cercada por cerca de cinquenta galáxias anãs. A maioria dessas galáxias só é identificável por meio de telescópios e recebeu o nome da constelação em que aparecem no céu (por exemplo, Draco, Escultor ou Leo). No entanto, as duas galáxias anãs mais óbvias são chamadas de Grande Nuvem de Magalhães (LMC) e Pequena Nuvem de Magalhães (SMC), e são facilmente visíveis a olho nu. Crédito: ESA/Gaia/DPAC

Yu explicou que a Cratera 2 evoluiu no campo de marés da Via Láctea e experimentou interações de maré com a galáxia hospedeira, semelhante à forma como os oceanos da Terra experimentam forças de maré devido à gravidade da Lua.

Em teoria, as interações das marés podem reduzir a densidade do halo de matéria escura.

No entanto, as últimas medições da órbita da Cratera 2 em torno da Via Láctea sugerem que a força das interações das marés é demasiado fraca para diminuir a densidade da matéria escura da galáxia satélite para ser consistente com as suas medições – se a matéria escura for feita de matéria fria e sem colisões de partículas, como esperado da teoria predominante da matéria escura fria, ou CDM.

Outro enigma é como a Cratera 2 poderia ter um tamanho grande, já que as interações das marés reduziriam o tamanho quando a galáxia satélite evoluísse no campo de marés da Via Láctea,- disse Yu.

Propondo uma Nova Teoria: SIDM Yu e sua equipe invocam uma teoria diferente para explicar as propriedades e origem da Cratera 2.

Chamada de matéria escura autointeragente, ou SIDM, ela pode explicar de forma convincente diversas distribuições de matéria escura.

Propõe que as partículas de matéria escura interajam através de uma força escura, colidindo fortemente umas com as outras perto do centro de uma galáxia. Nosso trabalho mostra que o SIDM pode explicar as propriedades incomuns da Cratera 2″, disse Yu.

O mecanismo principal é que as autointerações da matéria escura termalizam o halo da Cratera 2 e produzem um núcleo de densidade rasa, ou seja, a densidade da matéria escura é achatada em pequenos raios.

Em contraste, num halo CDM, a densidade aumentaria acentuadamente em direção ao centro da galáxia.- De acordo com Yu, no SIDM, uma força relativamente pequena de interações de maré, consistente com o que pode ser esperado das medições da órbita da Cratera 2, é suficiente para diminuir a densidade de matéria escura da Cratera 2, consistente com as observações.

É importante ressaltar que o tamanho da galáxia também se expande em um halo SIDM, o que explica o grande tamanho da Cratera 2″, disse Yu.

Partículas de matéria escura são apenas mais fracamente ligadas em um halo SIDM com núcleo do que em um halo CDM “cúspide”.

Nosso trabalho mostra que o SIDM é melhor que o CDM para explicar como a Cratera 2 se originou.

Fonte: scitechdaily.com