A matéria perdida do Universo finalmente foi encontrada?

Os astrônomos há muito tempo buscam entender onde metade da matéria comum do Universo está escondida. Metade dos 15% de matéria comum no universo (os 85% restantes sendo matéria escura) não pode ser contabilizada nas estrelas e gases brilhantes observados até agora. 

Representação artística do halo de gás hidrogênio quente que envolve a Via Láctea e duas galáxias satélites, as Nuvens de Magalhães. Este halo contém gás suficiente para resolver o mistério da matéria perdida . Crédito: NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Estado de Ohio/A Gupta et al

Essa busca pode finalmente se concretizar graças a uma grande descoberta envolvendo halos de gás hidrogênio ionizado ao redor de galáxias. Uma equipe internacional usou um método inovador para detectar esse gás invisível. Ao sobrepor imagens de mais de um milhão de galáxias, eles conseguiram observar variações sutis na radiação cósmica de fundo. Essas variações revelam a presença de um halo de gás muito mais extenso do que o esperado ao redor das galáxias.

Os pesquisadores exploraram o efeito cinemático Sunyaev-Zel'dovich, uma técnica para medir o espalhamento de elétrons em gás ionizado. Essa abordagem tornou possível mapear a distribuição de gás ao redor das galáxias com precisão sem precedentes. Os resultados sugerem que buracos negros supermassivos nos centros das galáxias desempenham um papel fundamental na dispersão desse gás.

As simulações atuais da formação de galáxias podem precisar de grandes ajustes. Novos modelos terão que incorporar essa atividade mais intensa dos buracos negros, que expelem gás muito além dos limites estimados anteriormente. Esta descoberta também abre novas perspectivas para o estudo da estrutura em larga escala do Universo.

A equipe colaborou com pesquisadores do mundo todo, usando dados do Instrumento Espectral de Energia Escura (DESI) e do Telescópio Cosmológico de Atacama (ACT). Esses instrumentos forneceram medições precisas do fundo cósmico de micro-ondas e das galáxias estudadas. Os resultados estão atualmente sendo revisados ​​por pares para publicação na Physical Review Letters .

Esta descoberta resolve um grande conflito entre observações astronômicas e modelos cosmológicos. Isso mostra que a matéria perdida estava bem diante dos nossos olhos, mas em uma forma muito difusa para ser detectada com métodos tradicionais. As implicações para a cosmologia são vastas, particularmente para a compreensão da distribuição da matéria no Universo.

Os próximos passos incluem análises adicionais com simulações para refinar esses resultados. Os pesquisadores também esperam usar essa técnica para sondar o universo primitivo. Isso poderia fornecer pistas valiosas sobre as leis da física nos primeiros momentos do Universo.

O que é o efeito cinemático Sunyaev-Zel'dovich?

O efeito cinemático Sunyaev-Zel'dovich é um fenômeno em que fótons da radiação cósmica de fundo em micro-ondas são espalhados por elétrons em gás ionizado. Essa difusão causa pequenas variações de temperatura no fundo cósmico, revelando a presença e distribuição do gás.

Esse efeito permite que os astrônomos detectem estruturas gasosas que são muito frias e muito difusas para serem observadas diretamente. É particularmente útil para estudar o meio intergaláctico quente, um componente importante, mas difícil de observar, do Universo.

Medir esse efeito requer instrumentos extremamente sensíveis, como o Telescópio Cosmológico do Atacama. Os dados coletados podem então ser analisados ​​para mapear a distribuição de gás ao redor e entre as galáxias.

Por que buracos negros supermassivos expelem gás?

Buracos negros supermassivos no centro das galáxias podem se tornar muito ativos, engolindo grandes quantidades de matéria. Essa atividade gera jatos de partículas e ventos poderosos que expelem o gás circundante para longe do centro galáctico.

Esse processo, chamado de feedback galáctico, desempenha um papel crucial na regulação da formação de estrelas. Ao expelir gás, os buracos negros limitam a quantidade de material disponível para formar novas estrelas, influenciando assim a evolução das galáxias.

As novas observações sugerem que esse feedback é mais vigoroso e extenso do que o esperado. Os buracos negros podem estar ativos em diferentes estágios de suas vidas, não apenas durante sua fase inicial de crescimento.

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