Segredo sobre um dos maiores mistérios do nosso Universo é revelado
Pesquisadores usaram dados do telescópio hubble para identificar o rastro de estrelas que pode desvendar segredos
Uma tênue faixa de estrelas em uma galáxia distante levou os astrônomos a uma descoberta que pode revelar segredos sobre um dos maiores mistérios do nosso Universo.
Escondido nos dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble, pesquisadores encontraram um rastro de estrelas quase invisível — o primeiro fluxo estelar de um aglomerado globular detectado fora da Via Láctea. O fenômeno celeste, localizado em uma galáxia a aproximadamente 115 milhões de anos-luz da Terra, é o remanescente de uma densa bola de estrelas que está sendo lentamente desfeita pela gravidade de sua galáxia hospedeira. À medida que o aglomerado perde estrelas, os remanescentes formam um fluxo longo e estreito.
Os astrônomos descobriram dezenas de rastros estelares na Via Láctea, mas como esses rastros são tênues e difíceis de detectar, muitos outros provavelmente ainda estão por ser descobertos. Agora, com evidências de que eles ocorrem em outras galáxias, os astrônomos podem ser capazes de usá-los como marcadores cósmicos para entender melhor como as galáxias se formam e evoluem.
A descoberta, detalhada em um estudo publicado na quarta-feira na revista Nature , também permitiu que a equipe de astrônomos mapeasse a galáxia — conhecida como UGC 9050-Dw1 — e seu campo gravitacional, modelando o fluxo estelar.
Como a gravidade da galáxia influencia a forma e o movimento da corrente estelar, os pesquisadores usaram o rastro de estrelas para traçar o campo gravitacional da galáxia. Através de sua modelagem, eles também conseguiram estimar a massa total da galáxia, quanta dessa massa é composta por objetos visíveis, como estrelas, e quanta é composta por matéria escura — uma forma misteriosa de matéria que não pode ser vista, mas possui gravidade.
Quando a equipe de pesquisa começou a perceber que havia encontrado uma corrente estelar além da nossa galáxia, “foi muito emocionante”, disse a coautora principal Julie Kiel Holm, doutoranda do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague, na Dinamarca, que estuda aglomerados globulares e a formação de correntes estelares. “E então nos entreolhamos e perguntamos: 'Para onde vamos a partir daqui?'”
A matéria escura intriga os cientistas porque eles não sabem o que ela é, embora consigam observar sua influência gravitacional sobre estrelas e galáxias. "Acreditamos que cerca de 80% a 85% do nosso universo seja composto de matéria escura, o que torna extremamente interessante tentar descobrir o que ela é", acrescentou Kiel Holm.
Correntes estelares têm sido usadas para ajudar cientistas a mapear a matéria escura dentro da nossa própria galáxia. Agora, essas mesmas ferramentas podem ser usadas para ajudar a compreender melhor a composição e a estrutura da matéria escura de outras galáxias que compartilham o universo.
Identificando fluxos estelares
O fluxo estelar recém-descoberto está localizado dentro de uma galáxia ultradifusa — uma galáxia extensa e extremamente tênue, o que provavelmente facilitou a detecção do fluxo estelar, especularam os autores do estudo.
“Ao mesmo tempo, acredita-se que essas galáxias ultradifusas sejam muito massivas, e é preciso ser massivo para realmente atrair estrelas desse aglomerado progenitor”, disse a coautora principal Sarah Pearson, professora associada do DTU Space, o Instituto Nacional Espacial da Universidade Técnica da Dinamarca.
“Portanto, a combinação desses dois fatores — o fato de proporcionar um fundo tênue, mas também ter um campo de maré forte o suficiente para atrair estrelas do aglomerado — é uma ótima combinação para quem deseja encontrar um desses”, acrescentou ela.
Ao tentar identificar esses fluxos, os astrônomos procuram por estruturas finas e alongadas em seus telescópios. Os fluxos também podem ser rastreados por meio de seu movimento no céu; no entanto, isso exige que o telescópio permaneça na mesma posição ao longo do tempo, e a técnica até agora só conseguiu encontrar fluxos estelares na Via Láctea.
“A área que o Hubble consegue observar não é tão grande assim. Então, é preciso ter muita, muita sorte para conseguir ver isso, e nós realmente não sabemos para onde olhar para localizá-los”, disse a coautora do estudo, Tjitske Starkenburg, professora assistente de pesquisa no Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica da Universidade Northwestern em Evanston, Illinois.
Os autores do estudo preveem que os futuros avanços em telescópios permitirão uma detecção ainda maior desses aglomerados dentro e fora da nossa galáxia. Starkenburg mencionou o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da Nasa, cujo lançamento está previsto para o final do mês e que terá um campo de visão maior, “como 100 telescópios Hubble em uma única imagem”.
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Detectar um tênue fluxo estelar em uma galáxia fora do Grupo Local — nossa vizinhança galáctica que consiste em mais de 50 galáxias gravitacionalmente ligadas — é notável, disse David Martínez-Delgado, astrofísico e pesquisador da fundação sem fins lucrativos ARAID, no Centro de Estudos de Física do Cosmos de Aragão, em Teruel, Espanha, em um e-mail. Martínez-Delgado não participou do novo estudo.
“Antes, eu pensava que detectar caudas de maré em aglomerados globulares em galáxias externas seria extremamente desafiador, dado seu pequeno tamanho angular e brilho superficial extremamente baixo”, acrescentou. “Este resultado demonstra que, com observações suficientemente profundas e de alta resolução, tais estruturas podem ser detectáveis muito além do Grupo Local.”
Um registro da evolução galáctica
Correntes estelares podem servir como registros do passado de uma galáxia, fornecendo aos astrônomos pistas sobre como as galáxias mudam ao longo do tempo. Quando uma galáxia maior despedaça uma galáxia anã menor, as estrelas da anã podem se estender formando uma corrente — um rastro cósmico desse encontro.
Fluxos de aglomerados globulares, como o descrito no estudo, preservam essa história em menor escala, revelando como o aglomerado viajou através de sua galáxia hospedeira e como a gravidade da galáxia o fragmentou gradualmente. Ao rastrear essa história, os pesquisadores podem então aprender como a massa da galáxia está distribuída, incluindo a matéria escura invisível que molda seu campo gravitacional.
A observação do primeiro fluxo estelar de um aglomerado globular fora da Via Láctea abre caminho para a detecção de mais fenômenos como esses em galáxias por todo o universo. Os autores do estudo afirmaram que esperam que futuras detecções ajudem a revelar mais segredos sobre outras galáxias, bem como sobre a matéria escura presente nelas.
Uma característica que merece mais investigação, observaram os autores, são as lacunas ou aglomerados em correntes estelares que os cientistas teorizam se desenvolverem quando pequenas concentrações de matéria escura passam por elas. "Mas existem outras coisas que poderiam causar alguns desses efeitos semelhantes", disse Starkenburg.
Encontrar mais fluxos, talvez em outras galáxias, e observar se eles apresentam lacunas ou aglomerados semelhantes, "é um argumento muito mais forte para afirmar que se trata de matéria escura", acrescentou Starkenburg.
Pearson observou que muitas perguntas permanecem sem resposta sobre a matéria escura, apesar de sua existência ser conhecida há quase um século.
“Essa é realmente uma das maiores questões em aberto da física”, disse ela. “Qual é a natureza da matéria escura? É uma partícula? São muitas? É algo completamente diferente? Não sabemos.”