Astrônomos detectam objeto escuro de menor massa até agora no universo distante

Uma equipe internacional de pesquisa, utilizando uma rede mundial de radiotelescópios, incluindo o Observatório Nacional de Radioastronomia da Fundação Nacional de Ciências dos EUA (NSF NRAO), o Very Long Baseline Array da Fundação Nacional de Ciências dos EUA (NSF VLBA) e o Telescópio Green Bank da Fundação Nacional de Ciências dos EUA (NSF GBT), detectou um objeto escuro enigmático com uma massa cerca de um milhão de vezes maior que a do nosso Sol, sem observar nenhuma luz emitida. 

O "beliscão" no arco de uma lente gravitacional, sinal de um aglomerado de matéria escura. Crédito: NSF/AUI/NRAO da NSF/B. Saxton 

Este é o objeto escuro de menor massa já detectado a uma distância cosmológica usando apenas sua influência gravitacional, marcando um marco importante na busca para desvendar a natureza da matéria escura. A descoberta utiliza uma técnica conhecida como interferometria de linha de base muito longa (VLBI) para criar um telescópio global do tamanho da Terra que captura imagens extremamente nítidas de fenômenos cósmicos. A equipe observou um sistema galáctico distante, JVAS B1938+666, onde a luz de uma galáxia de fundo é gravitacionalmente afetada por uma galáxia em primeiro plano, produzindo belos arcos e múltiplas imagens.

“Vimos imediatamente uma pequena alteração no arco gravitacional”, disse o Professor John McKean, autor principal do artigo que apresenta a bela imagem da lente gravitacional. “Apenas um pequeno aglomerado de massa — um objeto escuro, de outra forma invisível — poderia explicar essa anomalia no arco da lente.”

O objeto recém-caracterizado é indetectável em comprimentos de onda infravermelhos ou de rádio e foi encontrado a quase 10 bilhões de anos-luz da Terra, cerca de 6,5 bilhões de anos após o Big Bang. Sua detecção foi possível graças ao método de imagem gravitacional, que mapeia com sensibilidade como a luz de fontes de fundo é desviada por massas que, de outra forma, seriam invisíveis. A concentração de massa, denominada "V" no estudo, tem uma massa cilíndrica de 1,13 bilhão de massas solares em um raio de 80 parsecs. Este é um nível de precisão e distância nunca antes alcançado para objetos tão pequenos e tênues.

“Encontrar aglomerados de matéria escura como este é um teste crucial para a nossa compreensão de como as galáxias se formam”, disse o Dr. Devon Powell (Instituto Max Planck de Astrofísica), autor principal do artigo complementar na Nature Astronomy. “A descoberta se encaixa perfeitamente com o número de objetos escuros que esperávamos encontrar, mas cada nova detecção ajuda a refinar ou desafiar nossas teorias.”

Para isso, a equipe desenvolveu algoritmos computacionais avançados e utilizou supercomputadores para processar e modelar vastos conjuntos de dados. "Esperamos que todas as galáxias, incluindo a nossa Via Láctea, sejam repletas de aglomerados de matéria escura, mas encontrá-los e convencer a comunidade de que existem exige muita análise numérica", disse a Dra. Simona Vegetti (Instituto Max Planck de Astrofísica). Sua abordagem permitirá que os astrônomos investiguem a estrutura da matéria escura ao longo do tempo cósmico, abrindo caminho para a descoberta de mais objetos desse tipo e examinando se as teorias atuais sobre a formação de galáxias resistem a um exame mais aprofundado.

As observações destacam ainda mais o poder da montagem de radiotelescópios em todo o mundo para expandir os limites da sensibilidade e da resolução angular. O NSF GBT e o NSF VLBA, ambos operados pelo NSF NRAO sob acordo de cooperação com a Associated Universities, Inc., desempenharam papéis cruciais nesta descoberta histórica.

À medida que a equipe continua a pesquisar sistemas de lentes adicionais, quaisquer descobertas futuras ajudarão a determinar se a abundância e a natureza desses objetos escuros são consistentes com as teorias fundamentais que regem o nosso Universo.

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