1799: Astrónomos encontraram a segunda galáxia-fantasma sem matéria escura

P. van Dokkum / ESA / NASA

No ano passado, os astrónomos encontraram a primeira galáxia sem matéria escura. Agora, encontraram mais uma. O achado reforça o caso sobre a existência deste tipo de matéria.

Como os astrónomos da segunda galáxia a descobriram sem qualquer matéria escura, a nova descoberta – chamada NGC 1052-DF4 (abreviada como DF4) – confirma que a primeira descoberta, NGC 1052-DF2 (DF2), não foi um erro.

Após a sua descoberta, o DF2 foi realmente uma grande surpresa para as ideias actuais sobre a formação e dinâmica das galáxias, porque a matéria escura é uma parte vital da nossa compreensão das galáxias.

A matéria escura é actualmente indetectável até mesmo para os melhores instrumentos, mas sabemos que há algo lá fora, alguma massa invisível, que aumenta as forças gravitacionais em jogo nas galáxias. Na Via Láctea, por exemplo, a velocidade da borda externa da galáxia é muito mais rápida do que seria se fosse afectada apenas pela matéria detectável.

Em algumas galáxias, parece haver mais matéria escura que matéria normal. Até a descoberta do DF2, pensava-se que a matéria escura não é apenas um componente, mas um requisito para as galáxias se formarem.

Assim, o artigo inicial atraiu algumas críticas – e até algumas dúvidas entre a equipa. “Apesar de termos feito todos os testes em que podíamos pensar, estávamos preocupados com o facto de a natureza nos ter atirado para um ciclo e conspirado para fazer algo parecer realmente especial, quando era algo mais mundano”, disse o astrónomo Pieter van Dokkum, da Universidade de Yale.

Então, encontraram DF4, de acordo com o estudo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters. Como o DF2, é uma galáxia ultra-difusa – grande, espalhada e demasiado fraca para ser observada. Estes objectos são aproximadamente do tamanho da Via Láctea, mas com 100 a 1.000 vezes menos estrelas. Ambas foram associadas à galáxia elíptica NGC 1052, a cerca de 63 milhões de anos-luz da constelação de Cetus.

E como o DF2, o DF4 parece estar completamente carente de matéria escura. Usando o Espectrómetro de Imagem de Baixa Resolução do Observatório Keck (LRIS), os astrónomos rastrearam o movimento orbital de sete densos aglomerados de estrelas chamados aglomerados globulares. A velocidade acabou por ser consistente com o efeito gravitacional da massa da matéria normal estimada da galáxia.

“Descobrir uma segunda galáxia com pouca ou nenhuma matéria escura é tão excitante como a descoberta inicial do DF2”, disse van Dokkum. “Significa que as probabilidades de encontrar mais galáxias são maiores do que pensávamos anteriormente. Como não temos boas ideias de como estas galáxias se formaram, espero que as descobertas encorajem mais cientistas a trabalhar neste enigma.”

A equipa também realizou mais pesquisas para confirmar os resultados anteriores do DF2. Usando o poderoso Keck Cosmic Web Imager (KCWI) do Observatório W. Keck, rastrearam as órbitas de 10 aglomerados globulares. A velocidade destes também foi consistente com a falta de matéria escura.

As galáxias são um argumento de apoio para a existência de matéria escura, porque provam que a matéria normal pode existir separadamente. Existem hipóteses alternativas à teoria da matéria escura mas, sob os aspectos, a existência dessas galáxias torna-se um problema mais difícil.

“Esperamos descobrir como se estas galáxias são comuns e se existem noutras áreas do universo”, disse a astrónoma Shany Danieli, da Universidade de Yale. “Queremos encontrar mais evidências que nos ajudem a entender como as propriedades destas galáxias funcionam com as nossas teorias actuais. A nossa esperança é que nos leve um passo adiante na compreensão de um dos maiores mistérios do nosso universo – a natureza da matéria escura”.

ZAP // Science Alert

Por ZAP
3 Abril, 2019

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1649: Nova galáxia-fantasma é uma cápsula do tempo (e desafia as teorias das origens do Universo)

University of California Observatories

Astrónomos encontraram uma nova galáxia ultra-difusa que desafia as teorias actuais sobre a forma como estes grupos de estrelas se formam.

Todas as galáxias ultra-difusas anteriormente estudadas estavam em aglomerados de galáxias, por isso, os cientistas supuseram que já tinham sido galáxias “normais” que tinham sido destruídas para o seu estado “fantasma” actual por eventos violentos dentro desses aglomerados – mas esta galáxia solitária e bizarra contradiz tudo isto.

Além do mais, como a galáxia está sozinha, permaneceu em perfeitas condições. Sem a turbulência galáctica usual em redor dela, não será contaminada pela sua composição original nem teve tantas influências externas na sua evolução.

Só recentemente apareceram observatórios tão poderosas, como o Observatório Keck, que consigam estudar estas galáxias com detalhe. Na verdade, a primeira galáxia ultra-difusa foi descoberta há apenas alguns anos: em 2015. Estas galáxias são grandes como a Via Láctea, mas têm centenas de estrelas a menos. Isso torna-as extremamente fracas, o que as torna difíceis de observar.

“Parecia haver uma imagem relativamente clara das origens das galáxias, de espirais a elípticas, e de gigantes a anões”, disse Ignacio Martín-Navarro, principal autor do estudo e académico nos Observatórios da Universidade da Califórnia. “No entanto, a recente descoberta de galáxias ultra-difusas levantou novas questões sobre quão completa está esta teoria”.

Para ajudar a resolver este enigma, a equipa de astronomia usou o gerador de imagens Cosmic Web da Keck para mapear a galáxia DGSAT I.

“A composição química de uma galáxia fornece um registo das condições ambientais quando se formou, como a maneira como os oligoelementos no corpo humano podem revelar uma vida inteira de hábitos alimentares e exposição a poluentes”, disse o co-autor Aaron Romanowsky, astrónomo e professo do Departamento de Física e Astronomia da Universidade Estadual de San José.

O que encontraram foi uma mistura surpreendente de componentes antigos e novos. As galáxias actuais tendem a ter elementos mais pesados como ferro e magnésio, em comparação com a composição de galáxias antigas logo após o Big Bang.

Mas enquanto DGSAT I tem falta do elemento de ferro, que é típico de uma nuvem de gás quase intocada, tem os níveis de magnésio de um moderno aglomerado estelar. Normalmente, estes dois elementos são causados ​​por eventos de super-nova e não se obtém sem o outro.

“Não entendemos esta combinação de poluentes, mas uma das nossas ideias é que explosões extremas de super-novas fizeram a galáxia pulsar em tamanho durante a adolescência, de uma maneira que reteve o magnésio preferencialmente ao ferro”, rematou Romanowsky.

Os cientistas planeiam usar o observatório novamente para realizar uma observação mais profunda de outra galáxia semelhante ao DGSAT I. Eles querem extrair a sua composição em maior detalhe na esperança de desvendar mais dados que possam ajudar os astrónomos a desvendar o enigma da origem das galáxias ultra-difusas.

ZAP // Forbes

Por ZAP
1 Março, 2019

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1290: Há uma “galáxia fantasma” escondida ao lado da Via Láctea

CIÊNCIA

V. Belokurov based on the images by Marcus and Gail Davies and Robert Gendler
Da esquerda para a direita: Grande Nuvem de Magalhães, Via Láctea, Antlia 2

Uma equipa de astrónomos descobriu um enorme objecto nos dados do satélite Gaia da Agência Espacial Europeia. Com o nome “Antlia 2” ou “Ant 2”, o objecto não foi detectado até agora devido à sua densidade extremamente baixa.

Ant 2, apesar de ser uma vizinha da nossa galáxia, escondeu-se bem: atrás do manto do disco da Via Láctea.

De acordo com o estudo publicado a 9 de Novembro no arxiv, o repositório da Universidade de Cornwell, Ant 2 é uma galáxia anã. À medida que as estruturas surgiram no início do Universo, as galáxias anãs foram as primeiras a serem formadas, por isso, a maior parte das suas estrelas são mais velhas, com uma massa baixa e pobres em metal.

Contudo, em comparação com os outros satélites anões conhecidos da nossa galáxia, a Ant 2 é enorme, sendo tão grande como a Grande Nuvem de Magalhães e um terço do tamanho da Via Láctea.

“Este é um fantasma de uma galáxia“, disse Gabriel Torrealba, principal autor do estudo. “Objectos tão difusos como a Ant 2 nunca foram vistos antes. A nossa descoberta só foi possível graças à qualidade dos dados de Gaia”.

A missão Gaia da ESA produziu o mais rico catálogo de estrelas até hoje, incluindo medições de alta precisão de aproximadamente 1,7 mil milhões de estrelas e revelando detalhes inéditos sobre a Via Láctea.

Os autores do estudo, provenientes do Taiwan, Reino Unido, Estados Unidos, Austrália e Alemanha, procuraram satélites da Via Láctea nos novos dados de Gaia, usando as estrelas RR Lyrae. Estas estrelas são velhas e pobres em metal, tipicamente encontradas numa galáxia anã.

“Estrelas RR Lyrae foram encontradas em todos os satélites anões conhecidos, por isso quando vimos um grupo em cima do disco galáctico, não ficámos surpreendidos”, disse o co-autor Vasily Belokurov. “Só quando reparámos na sua localização no céu é que descobrimos que tínhamos encontrado algo novo, já que nenhum objecto previamente identificado surgiu em nenhum dos bancos de dados pelos quais passámos”.

A equipa contactou colegas do Telescópio Anglo-Australiano (AAT), mas, quando verificaram as coordenadas da Ant 2, perceberam que as oportunidades para obter dados de acompanhamento eram limitadas. Só foram capazes de medir os espectros de mais de 100 estrelas gigantes vermelhas pouco antes do movimento da Terra ao redor do Sol tornar Ant 2 inobservável durante meses.

Os espectros permitiram que a equipa confirmasse que o objecto fantasma que viram era real: todas as estrelas estavam a mover-se ao mesmo tempo. Ant 2 nunca se aproximava muito da Via Láctea, ficando sempre a pelo menos 130 mil anos-luz de distância. Os investigadores também confirmaram a massa da galáxia, que era muito menor do que o esperado para um objecto do seu tamanho.

Para o co-autor Sergey Koposov, a explicação mais simples para a baixa massa da Ant 2 seria se estivesse a ser “destruída” pelas marés da nossa galáxia. Contudo, o tamanho do objecto permanece sem explicação. “Normalmente, quando as galáxias perdem massa por causa das marés da Via Láctea, encolhem, não crescem”.

Nesta lógica, a Ant 2 teria que ter nascido grande. Embora objectos deste tamanho e luminosidade não estejam previstos nos modelos de formação de galáxias, recentemente têm-se especulado que alguns anões poderiam ser inflamados por uma formação de estrelas vigorosa.

Ventos estelares e explosões de super-novas afastariam o gás não utilizado, enfraquecendo a gravidade que une a galáxia e permitindo que a matéria escura se desviasse também.

Alternativamente, a baixa densidade da Ant 2 pode significar que é necessária uma modificação nas propriedades da matéria escura. A actual teoria predominante prevê que a matéria escura se acumule nos centros das galáxias. Dada a aparência da nova anã, pode ser necessária uma partícula de matéria escura que não se agrupe.

“Estamos a perguntar-nos se esta galáxia é apenas a ponta de um icebergue, e a Via Láctea está cercada por uma grande população de anãs quase invisíveis semelhantes a esta”, admitiu o co-autor Matthew Walker.

O espaço entre a Ant 2 e o resto das anãs galácticas é tão grande que isso pode ser uma indicação de que falta alguma física importante nos modelos de formação de galáxias anãs.

Encontrar mais objectos como este mostrará quão comuns são estas “galáxias fantasmagóricas”. E resolver este enigma pode ajudar os investigadores a entender como as primeiras estruturas do Universo primitivo surgiram.

ZAP // Phys

Por ZAP
15 Novembro, 2018

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