terça-feira, 26 de janeiro de 2016

Aglomerados de galáxias revelam novas impressões sobre a matéria escura

A matéria escura é um fenômeno cósmico misterioso que corresponde a 27% de toda a matéria e energia.

Abell 1689

© NASA/ESA/JPL-Caltech/Yale/CNRS (Abell 1689)

Embora a matéria escura esteja sempre à nossa volta, não a podemos ver ou sentir. Mas os cientistas podem inferir a presença da matéria escura observando como a matéria normal se comporta em torno dela.

Os aglomerados de galáxias, que consistem em milhares de galáxias, são importantes para explorar a matéria escura porque residem numa região onde tal matéria é mais densa do que a média. Pensa-se que quanto mais massivo é o aglomerados de galáxias, mais matéria escura tem no seu ambiente. Mas uma nova pesquisa sugere que a ligação é mais complicada do que isso.

"Os aglomerados de galáxias são como as grandes cidades do nosso Universo. Da mesma forma que podemos olhar para as luzes de uma cidade à noite, a partir de um avião, e inferir o seu tamanho, estes aglomerados dão-nos uma ideia da distribuição da matéria escura que não podemos ver," afirma Hironao Miyatake do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA em Pasadena, no estado americano da Califórnia.

Um novo estudo, liderado por Miyatake, sugere que a estrutura interna de um aglomerado de galáxias está ligada ao ambiente de matéria escura em seu redor. Esta é a primeira vez que se mostra que uma propriedade, além da massa do aglomerado, está associada com a matéria escura.

Os pesquisadores estudaram cerca de 9.000 aglomerados de galáxias do catálogo de galáxias SDSS (Sloan Digital Sky Survey) DR8 e dividiram-nos em dois grupos consoante as suas estruturas internas: um, no qual as galáxias individuais dentro dos aglomerados estavam mais espalhadas, e o outro no qual estavam agrupadas mais intimamente. Os cientistas usaram uma técnica chamada lente gravitacional, observando como a gravidade dos aglomerados curva a luz de outros objetos, para confirmar que ambos os grupos tinham massas semelhantes.

Mas quando os cientistas compararam os dois grupos, encontraram uma diferença importante na distribuição dos aglomerados de galáxias. Normalmente, os aglomerados de galáxias estão separados dos outros, em média, por 100 milhões de anos-luz. Mas para o grupo de aglomerados com galáxias mais próximas umas das outras, havia menos aglomerados vizinhos a esta distância do que no grupo com aglomerados mais dispersos. Por outras palavras, o ambiente de matéria escura em seu redor determina quão agrupado é o aglomerados de galáxias.

"A diferença é o resultado dos diferentes ambientes de matéria escura em que os grupos de aglomerados de galáxias se formam. Os nossos resultados indicam que a ligação entre um aglomerado de galáxias e a matéria escura ao redor não se caracteriza apenas pela massa do aglomerado, mas também pela sua história de formação," comenta Miyatake.

David Spergel, professor de astronomia na Universidade de Princeton em Nova Jersey, acrescenta: "estudos observacionais anteriores haviam mostrado que a massa dos aglomerados de galáxias é o fator mais importante na determinação das suas propriedades globais. O nosso trabalho mostra que a 'idade também conta': aglomerados mais jovens vivem em ambientes diferentes de matéria escura em grande escala do que os aglomerados mais velhos."

Os resultados estão em linha com as previsões da teoria principal acerca das origens do nosso Universo. Depois de um evento chamado inflação cósmica, um período de menos de um bilionésimo de segundo após o Big Bang, existiram pequenas mudanças na energia do espaço chamadas flutuações quânticas. Estas mudanças, em seguida, desencadearam uma distribuição não uniforme da matéria. Os cientistas dizem que os aglomerados de galáxias que vemos hoje resultaram de flutuações na densidade da matéria no início do Universo.

"A ligação entre a estrutura interna dos aglomerados de galáxias e a distribuição da matéria escura em torno é uma consequência da natureza das flutuações de densidade iniciais estabelecidas antes do Universo ter sequer um segundo de idade," explica Miyatake.

Os pesquisadores vão continuar explorando estas ligações.

"Os aglomerados de galáxias são janelas notáveis sobre os mistérios do Universo. Ao estudá-los, podemos aprender mais sobre a evolução da estrutura em larga escala do Universo e sobre a sua história, bem como da matéria escura e da energia escura," conclui Miyatake.

O novo estudo foi publicado no periódico Physical Review Letters.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

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