Com a sensibilidade sem precedentes do telescópio espacial James Webb, os cientistas estão aprendendo mais sobre a influência da matéria escura sobre estrelas, galáxias e até planetas como a Terra.
© Webb (mapa de matéria escura)
Esta imagem do telescópio espacial James Webb, da NASA, é sobreposta a um mapa de matéria escura, representado em azul. Os pesquisadores usaram dados Webb para encontrar a substância invisível por meio de sua influência gravitacional na matéria regular.
Os cientistas fizeram um dos mapas mais detalhados e de alta resolução de matéria escura já produzidos. Ele mostra como o material invisível e fantasmagórico se sobrepõe e se entrelaça com a matéria regular, o material que compõe as estrelas, as galáxias e tudo o que podemos ver.
O mapa se baseia em pesquisas anteriores para fornecer confirmação adicional e novos detalhes sobre como a matéria escura moldou o Universo nas maiores escalas, aglomerados de galáxias milhões de anos-luz, que originam as galáxias, as estrelas e os planetas como a Terra.
A matéria escura não emite, reflete, absorve ou até bloqueia a luz, e passa pela matéria regular sem praticamente influenciar. Mas ela interage com o Universo por meio da gravidade, algo que o mapa mostra com um novo nível de clareza. As evidências dessa interação estão no grau de sobreposição entre a matéria escura e a matéria regular. Esse alinhamento próximo não pode ser uma coincidência, pois se deve à gravidade da matéria escura que puxa a matéria regular para ela ao longo da história cósmica.
Encontrada na constelação de Sextans, a área coberta pelo novo mapa é uma seção do céu cerca de 2,5 vezes maior que a Lua cheia. Uma comunidade global de cientistas observou essa região com pelo menos 15 telescópios terrestres e espaciais para o Cosmic Evolution Survey (COSMOS), cujo objetivo foi medir precisamente a localização da matéria regular aqui e depois compará-la à localização da matéria escura.
O primeiro mapa de matéria escura da área foi feito em 2007 usando dados do telescópio espacial Hubble. O Webb espiou essa região por um total de cerca de 255 horas e identificou quase 800.000 galáxias, algumas das quais foram detectadas pela primeira vez. O mapa do Webb contém cerca de 10 vezes mais galáxias do que mapas da área feitos por observatórios terrestres e duas vezes mais do que o do Hubble. Ele revela novos aglomerados de matéria escura e capta uma visão de alta resolução das áreas vistas anteriormente pelo Hubble. Para refinar as medidas da distância de muitas galáxias do mapa, a equipe usou o Mid-Infrared Instrument (MIRI) do Webb. Os comprimentos de onda que o MIRI detecta também o tornam apto na detecção de galáxias obscurecidas por nuvens cósmicas de poeira.
Quando o Universo começou, a matéria regular e a matéria escura provavelmente estavam pouco distribuídas. Os cientistas acham que a matéria escura começou a se agrupar primeiro e que esses aglomerados de matéria escura então juntaram a matéria regular, criando regiões com material suficiente para que estrelas e galáxias começassem a se formar. Desta forma, a matéria escura determinou a distribuição em larga escala das galáxias no Universo.
E ao conduzir a formação de galáxias e estrelas a começar mais cedo, a influência da matéria escura também desempenhou um papel na criação das condições para que os planetas eventualmente se formassem. Isso porque as primeiras gerações de estrelas foram responsáveis por transformar hidrogênio e hélio, que compunham a grande maioria dos átomos no início do Universo, na rica variedade de elementos que agora compõem planetas como a Terra. Em outras palavras, a matéria escura forneceu mais tempo para a formação de planetas complexos.
Os pesquisadores também mapearão a matéria escura com o próximo telescópio espacial Nancy Grace Roman da NASA sobre uma área 4.400 vezes maior que a região do COSMOS. Os principais objetivos da ciência desse telescópio incluem aprender mais sobre as propriedades fundamentais da matéria escura e como elas podem ou não ter mudado ao longo da história cósmica. Mas, seus mapas não vencerão a resolução espacial do Webb. Olhares mais detalhados sobre a matéria escura só serão possíveis com um telescópio de próxima geração como o Habitable Worlds Observatory, o próximo conceito em astrofísica da NASA.
Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.
Fonte: Jet Propulsion Laboratory