A matéria escura pode ser aquecida e movimentada

Cientistas encontraram evidências de que a matéria escura pode ser aquecida e movimentada, como resultado da formação de estrelas nas galáxias.

© J. Read (aquecimento da matéria escura)

A formação estelar em galáxias anãs minúsculas pode lentamente "aquecer" a matéria escura, empurrando-a para fora. A imagem da esquerda mostra a densidade do gás hidrogênio de uma galáxia anã simulada, vista de cima. A imagem à direita mostra o mesmo para uma galáxia anã real, IC 1613. Na simulação, a entrada e saída de gás faz a força do campo gravitacional no centro da anã flutuar. A matéria escura responde a isso migrando para fora do centro da galáxia, um efeito conhecido como "aquecimento da matéria escura".

No novo trabalho, cientistas das universidades de Surrey, Carnegie Mellon e ETH Zürich foram em busca de evidências de matéria escura nos centros de galáxias anãs próximas. Galáxias anãs são galáxias pequenas e fracas que são normalmente encontradas em órbitas de galáxias maiores, como a nossa Via Láctea. Elas podem conter pistas que podem ajudar a entender melhor a natureza da matéria escura.

Acredita-se que a matéria escura compõe a maior parte da massa do Universo. No entanto, como ela não interage com a luz da mesma maneira que a matéria normal, só pode ser observada através de seus efeitos gravitacionais. A chave para estudá-la pode, no entanto, estar no modo como as estrelas são formadas nessas galáxias.

Quando as estrelas se formam, ventos fortes podem empurrar gás e poeira para longe do núcleo da galáxia. Como resultado, o centro da galáxia fica com menos massa, o que afeta o quanto a gravidade influencia a matéria escura restante. Com menos atração gravitacional, a matéria escura ganha energia e migra para longe do centro.

A equipe de astrofísicos mediu a quantidade de matéria escura nos centros de 16 galáxias anãs com históricos de formação estelar muito diferentes. Eles descobriram que as galáxias que pararam de formar estrelas há muito tempo tinham maiores densidades de matéria escura em seus centros do que aquelas que ainda estão formando estrelas hoje. Isso apoia a teoria de que as galáxias mais antigas experimentavam menos aquecimento de matéria escura.

Justin Read, principal autor do estudo e chefe do Departamento de Física na Universidade de Surrey, afirmou: "Nós encontramos uma relação verdadeiramente notável entre a quantidade de matéria escura nos centros dessas anãs minúsculas e a quantidade de formação estelar que elas possuem ao longo de suas vidas. A matéria escura no centro das anãs formadoras de estrelas parece ter sido ‘aquecida’ e ‘empurrada para fora’."

As descobertas oferecem uma nova restrição aos modelos de matéria escura: ela deve ser capaz de formar galáxias anãs que exibem um espectro de possíveis densidades centrais, e essas densidades devem estar relacionadas à quantidade de formação estelar.

Matthew Walker, da Universidade Carnegie Mellon, acrescentou: "Este estudo pode ser a evidência irrefutável que nos levará mais perto de entender o que é a matéria escura. Nossa descoberta de que ela pode ser aquecida e movimentada ajuda a motivar buscas por uma partícula de matéria escura."

A equipe espera poder expandir o trabalho por meio de medições da densidade da matéria escura central em uma amostragem maior de anãs, indo para galáxias ainda mais fracas e testando mais modelos de matéria escura.

A pesquisa foi publicada na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society.

Fonte: Scientific American