5238: Novo estudo sugere que os buracos negros super-massivos podem formar-se a partir de matéria escura

CIÊNCIA/ASTRONOMIA


NOVO ESTUDO SUGERE QUE OS BURACOS NEGROS SUPER-MASSIVOS PODEM FORMAR-SE A PARTIR DE MATÉRIA ESCURA
2 de Março de 2021
Impressão de artista de uma galáxia espiral embebida numa distribuição maior de matéria escura invisível, conhecida como halo de matéria escura (a azul). Os estudos que investigam a formação dos halos de matéria escura sugeriram que cada halo pode hospedar um núcleo muito denso de matéria escura, que potencialmente pode imitar os efeitos de um buraco negro central, ou eventualmente colapsar para formar um.
Crédito: ESO/L. Calçada

Um novo estudo teórico propôs um curioso mecanismo para a criação de buracos negros super-massivos a partir de matéria escura. A equipa internacional descobriu que, em vez dos cenários de formação convencionais envolvendo matéria “normal”, os buracos negros super-massivos poderiam ao invés formar-se directamente a partir de matéria escura em regiões de alta densidade no centro das galáxias. O resultado tem implicações importantes para a cosmologia no início do Universo e foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Exactamente como os buracos negros super-massivos se formaram inicialmente é um dos maiores problemas de hoje no estudo da evolução galáctica. Os buracos negros super-massivos foram observados 800 milhões de anos após o Big Bang, e permanece inexplicável como podem ter crescido tão depressa.

Os modelos de formação padrão envolvem matéria bariónica normal – os átomos e os elementos que compõem as estrelas, planetas e todos os objectos visíveis – colapsando sob a gravidade para formar buracos negros, que então crescem com o tempo. No entanto, o novo trabalho investiga a existência potencial de núcleos galácticos estáveis feitos de matéria escura e rodeados por um halo de matéria escura diluída, descobrindo que os centros destas estruturas podem tornar-se tão concentrados que também podem colapsar em buracos negros super-massivos, assim que é atingido um limite crítico.

De acordo com o modelo, isto poderia ter acontecido muito mais depressa do que outros mecanismos de formação propostos e teria permitido que os buracos negros super-massivos no início do Universo se formassem antes das galáxias que habitam, ao contrário da compreensão atual.

Carlos R. Argüelles, o investigador da Universidade Nacional de La Plata e do ICRANet (International Center for Relativistic Astrophysics Network) que liderou a investigação, comenta: “Este novo cenário de formação pode fornecer uma explicação natural para como os buracos negros super-massivos se formaram no início do Universo, sem exigir a formação prévia de estrelas ou a necessidade de invocar ‘sementes’ de buracos negros com ritmos de acreção irrealistas.”

Outra consequência intrigante do novo modelo é que a massa crítica para o colapso num buraco negro pode não ser alcançada para halos mais pequenos de matéria escura, por exemplo aqueles que rodeiam algumas galáxias anãs. Os autores sugerem que isso pode deixar as galáxias anãs mais pequenas com um núcleo central de matéria escura em vez do esperado buraco negro. Este núcleo de matéria escura ainda poderia imitar as assinaturas gravitacionais de um buraco negro central convencional, enquanto o halo externo de matéria escura também poderia explicar as curvas de rotação observadas da galáxia.

“Este modelo mostra como os halos de matéria escura podem abrigar densas concentrações nos seus centros, o que pode desempenhar um papel crucial para ajudar a entender a formação de buracos negros super-massivos”, acrescentou Carlos.

“Aqui, nós provámos pela primeira vez que estas distribuições de matéria escura de núcleo-halo podem, de facto, se formar numa estrutura cosmológica e permanecer estáveis por toda a vida do Universo.”

Os autores esperam que mais estudos esclareçam a formação de buracos negros super-massivos nos primeiros dias do nosso Universo, bem como investiguem se os centros de galáxias não activas, incluindo a nossa própria Via Láctea, podem hospedar estes densos núcleos de matéria escura.

Astronomia On-line
2 de Março de 2021


5211: Buracos negros minúsculos podem estar a “esconder-se” dentro de estrelas (e a devorá-las por dentro)

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

JPL-Caltech / NASA

Uma equipa de investigadores tem um novo palpite sobre onde procurar a misteriosa matéria escura: esta pode estar a assumir a forma de buracos negros endoparasitários.

De acordo com o ScienceAlert, buracos negros primordiais minúsculos, quase indetectáveis, podem ser uma das fontes misteriosas de massa que contribui para a matéria escura.

Uma equipa de investigadores suspeita que estes buracos negros podem “esconder-se” no centro de estrelas de neutrões. Gradualmente, estes corpos celestes cresceriam tanto que devorariam a estrela a partir de dentro

Embora não saibamos o que é matéria escura, esta é fundamental para a nossa compreensão do Universo: não há matéria suficiente que se possa detectar directamente para explicar toda a gravidade. Na verdade, há tanta gravidade que os cientistas calcularam que cerca de 75% a 80% de toda a matéria é matéria escura.

Existem várias partículas candidatas a matéria escura. Os buracos negros primordiais que se formaram logo após o Big Bang não são um dos principais candidatos, porque, se estivessem acima de uma determinada massa, já teriam sido detectados. No entanto, abaixo dessa massa, teriam evaporado pela emissão da radiação Hawking muito antes.

Por outro lado, os buracos negros são candidatos atraentes para a matéria escura: são extremamente difíceis de detectar se estiverem apenas a vaguear pelo Espaço.

É assim que surge a ideia do buraco negro endoparasitário. Actualmente, existem dois cenários para este conceito: um defende que os buracos negros primordiais foram capturados por estrelas de neutrões e afundaram-se até ao núcleo; outro sustenta que as partículas de matéria escura são capturadas dentro de uma estrela de neutrões e, se as condições forem favoráveis, podem juntar-se e formar um buraco negro.

Inicialmente, esses buracos negros seriam pequenos, mas não por muito tempo. No interior das estrelas de neutrões, estes corpos cósmicos começariam a parasitar o seu hospedeiro.

Num estudo, que ainda não foi revisto por pares, uma equipa de físicos da Bowdoin College e da Universidade de Illinois, ambas nos Estados Unidos, calculou quanto tempo demoraria essa possível devoração.

Segundo os cálculos, uma vez que as estrelas de neutrões têm um limite superior de massa teórico de 2,3 vezes a massa do Sol, a massa dos buracos negros entender-se-iam até à faixa dos planetas anões.

Para uma estrela de neutrões não giratória com um buraco negro não giratório, a acumulação seria esférica. Nas taxas de acreção, buracos negros tão pequenos como 10 a 21 vezes a massa do Sol acumulariam completamente uma estrela de neutrões durante a vida do Universo.

O mistério da galáxia sem matéria escura foi finalmente resolvido

Uma equipa de cientistas Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias (IAC) esclareceu um dos mistérios da Astrofísica extra-galáctica de 2018:…

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Isto sugere que os buracos negros primordiais, desde o início do Universo, teriam agregado completamente as suas estrelas de neutrões hospedeiras. Porém, essas escalas de tempo estão em conflito directo com as idades das antigas populações de estrelas de neutrões.

“Como uma aplicação importante, os nossos resultados corroboram argumentos que usam a existência actual de populações de estrelas de neutrões para restringir a contribuição de buracos negros primordiais para o conteúdo de matéria escura do Universo, ou de partículas de matéria escura que podem formar buracos negros no centro das estrelas de neutrões depois de serem capturadas”, escreveram os investigadores.

Assim, o resultado é um golpe nos buracos negros primordiais, mas não exclui totalmente os buracos negros endoparasitários. Se houver partículas de matéria escura a flutuar pelo Espaço e a serem sugadas por estrelas de neutrões, podem estar a entrar em colapso em buracos negros e a transformar estrelas de neutrões em buracos negros.

Assim, qualquer estrela de neutrões aparentemente desaparecida pode ser um óptimo lugar para procurar matéria escura.

Este estudo está disponível desde 18 de Fevereiro na plataforma de pré-publicação ArXiv.

Por Maria Campos
26 Fevereiro, 2021


5154: Astrónomos detectam minúscula galáxia anã (com muito mais matéria escura do que era suposto)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Anirudh Chiti / MIT
A vizinhança da galáxia anã Tucana II

A pequena e antiga galáxia anã Tucana II, que orbita a nossa Via Láctea, guarda um grande segredo: o seu halo de matéria escura é muito mais massivo do que os cientistas pensavam.

Tucana II é uma das galáxias anãs mais primitivas conhecidas. Quando os astrónomos identificaram as estrelas à volta do seu núcleo, que possui um baixo teor em metal, questionaram-se sobre a possibilidade de a galáxia abrigar outras estrelas ainda mais antigas.

Para testar essa teoria, os cientistas analisaram as imagens do Telescópio SkyMapper, que revelaram estrelas na periferia de Tucana II, longe do centro, mas na atracção gravitacional da minúscula galáxia.

Esta é a primeira evidência de que Tucana II hospeda um halo de matéria escura estendido. “Sem matéria escura, as galáxias separar-se-iam. É um ingrediente crucial para fazer uma galáxia e mantê-la unida”, disse Anirudh Chiti, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), autor do artigo publicado recentemente na Nature Communications.

“Sabemos que o material está lá porque, para que os sistemas permaneçam ligados, deve haver mais do que aquilo que percebemos a partir da luz das estrelas. Sem ele, as galáxias que conhecemos, ou pelo menos as coisas que as circundam, separar-se-iam”, continuou Chiti.

Segundo o Science Alert, a descoberta de estrelas na borda da galáxia indica que as primeiras galáxias do Universo também eram estendidas e mais massivas do que se pensava anteriormente.

Em comunicado, o investigador acrescentou que “Tucana II tem muito mais massa do que pensávamos”, o que “significa que outras galáxias têm, provavelmente, este tipo de halos estendidos”.

A análise também permitiu concluir que as estrelas são mais primitivas do que as estrelas no centro da galáxia, a primeira prova do desequilíbrio estelar numa galáxia anã ultra fraca. Esta configuração única sugere que a galáxia pode mesmo ser o resultado de uma das primeiras fusões do Universo.

Por Liliana Malainho
18 Fevereiro, 2021


4975: Matéria escura? Raios-X ao redor das “Magníficas 7” podem ser rastos de uma misteriosa partícula

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

University of Michigan

Uma equipa de cientistas descobriu que os misteriosos raios-X detectados em estrelas de neutrões próximas podem ser a primeira evidência de axiões, partículas hipotéticas que podem ajudar a desvendar segredos sobre a matéria escura.

Existem muitos tipos de partículas que constituem a matéria no Universo. Os mais comuns são protões, neutrões e electrões. Essas partículas colidem umas com as outras em certos ambientes, como dentro do núcleo de uma estrela ou em aceleradores de partículas construídos por cientistas na Terra.

Os axiões há muito tempo são esquivos para os físicos porque estão “a interagir fracamente”, o que significa que raramente colidem com outras partículas e, em vez disso, frequentemente passam por elas.

“O axião foi proposto pela primeira vez no final dos anos 1970 para resolver este problema chamado de problema de CP forte, o que significa que as distribuições de carga eléctrica negativa e positiva dentro do neutrão estão centradas em torno do mesmo ponto”, disse Christopher Dessert, investigador da Universidade do Michigan, em comunicado. “Na década seguinte, descobriu-se que, se o axião existisse, também poderia ser matéria escura.”

Teoricamente, os axiões podem ser criados por outras partículas em colisão ou existem naturalmente como matéria escura, que os físicos acreditam que constitui uma grande percentagem do Universo que não conseguimos ver directamente.

A descoberta de axiões responderia a muitas perguntas sobre a matéria escura e outros mistérios da física de partículas. Os axiões também são previstos pela teoria das cordas – a ideia de que todas as forças e partículas do Universo estão ligadas como parte da mesma estrutura.

“Encontrar axiões tem sido um dos maiores esforços na física de partículas de alta energia, tanto em teoria quanto em experimentos”, disse Raymond Co, ex-investigador da Universidade de Michigan. “Achamos que axiões podem existir, mas ainda não os descobrimos. Podemos pensar em axiões como partículas fantasmas. Pode estar em qualquer lugar do Universo, mas não interagem fortemente connosco, por isso não temos nenhuma observação deles ainda”.

Em 2019, a equipa liderada por Benjamin Safdi, que trabalha no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, observou um aumento misterioso e inexplicável nos raios-X emitidos pelas “Magníficas Sete” (Magnificent Seven) – várias estrelas de neutrões, que são estrelas extremamente densas compostas principalmente de neutrões.

Estas estrelas – núcleos em colapso de estrelas massivas mortas que morreram numa super-nova – não estão agrupadas num grupo, mas partilham várias características em comum: todas são estrelas de neutrões isoladas de cerca de meia-idade, algumas centenas de milhares de anos desde a morte estelar.

Recentemente, a equipa propôs que esses raios-X extras são causados ​​por axiões a ser produzidos nos núcleos das estrelas de neutrões.

Os cientistas usaram uma teoria proposta anteriormente sobre axiões para explicar este fenómeno. A teoria afirma que os axiões são produzidos no núcleo de uma estrela de neutrões como subprodutos da colisão de neutrões e protões. As partículas disparam para o forte campo magnético da estrela, onde são convertidas em fotões – partículas de luz – que constituem os raios-X detectados pelos telescópios na Terra.

Como os axiões carregam muito mais energia do que os fotões que as estrelas de neutrões normalmente emitem, os fotões produzidos a partir dos axiões produziriam mais energia, explicando o aumento inesperado dos raios-X.

Os investigadores dizem que este estudo não estabelece definitivamente a existência do axião, mas fornece evidências convincentes para isso.

“Mas passamos muito tempo naquele primeiro estudo, a verificar se o sinal que estávamos a ver é real e estamos muito, muito confiantes de que é”, disse Dessert. “No que diz respeito a saber se é um axião, pode ser um novo processo astrofísico na estrela de neutrões que não conhecemos. Mas é certamente consistente com a existência de um axião a fazer este sinal”.´

Se o excesso é produzido por axiões, a maior parte da radiação deve ser emitida com energias mais altas do que o XMM-Newton e o Chandra são capazes de detectar. A equipa espera usar um telescópio mais novo, o NuSTAR da NASA, para observar as Magníficas Sete numa faixa mais ampla de comprimentos de onda.

Estrelas anãs brancas magnetizadas podem ser outro lugar para procurar a emissão de axiões. Como as Magníficas Sete, estes objectos têm fortes campos magnéticos e não se espera que produzam forte emissão de raios-X.

Este estudo foi publicado na semana passada na revista científica Physical Review Letters.

Por Maria Campos
20 Janeiro, 2021


4943: Novo estudo afirma que não existe matéria negra no espaço

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

Conforme nos ensinaram, o universo é composto por vários elementos. De entre eles, a suposta matéria negra, que interage com a matéria comum através da gravidade e não possui qualquer radiação.

Porém, um novo estudo sugere que essa matéria negra denominada pelos astrofísicos, na realidade, não existe.

Será a matéria negra uma miragem?

A teoria que domina as opiniões dos cientistas é que cerca de três quartos de todo o material do universo é constituído por matéria negra. Esta que nada mais é do que uma substância, ainda desconhecida, que interage com a matéria comum através da gravidade.

Porém, de acordo com um novo estudo realizado por uma equipa internacional de cientistas, essa matéria negra afinal não existe. Isto, porque, entendem eles, a humanidade é que possui um conhecimento científico demasiadamente limitado sobre o comportamento gravitacional das galáxias.

Assim sendo, a suposta matéria negra não causa esse comportamento, como se pensava até agora. Conforme explicam os cientistas, a humanidade simplesmente não entende (ainda) verdadeiramente as leis naturais pelas quais se rege a matéria.

Reforçando esta inédita ideia, apesar de saberem da sua existência, os cientistas ainda não encontraram provas efectivas da sua existência.

Contrariar grandes astrofísicos anos e anos depois

No recente estudo, a equipa de cientistas ressalva que a teoria da dinâmica newtoniana modificada (MOND), estabelecida inicialmente na década de 1980, poderia explicar a existência de um estranho comportamento gravitacional das estrelas. Isto que havia sido associado e explicado como sendo a matéria negra.

Então, esta teoria substitui a dinâmica newtoniana e a Relatividade Geral tal como foram defendidas por Albert Einstein. Contrariamente, argumenta que a força gravitacional de uma estrela deve ser calculada de formas diferentes.

O que estamos realmente a dizer é que há provas absolutas de uma discrepância. O que se vê não é o que se percebe, se tudo o que se sabe é Newton e Einstein.

Disse Stacy McGaugh, chefe do departamento de astronomia da Case Western Reserve University, Cleveland, e co-autora do estudo.

Então, existem várias teorias que pretendem explicar essa matéria, mas nenhuma, na opinião dos cientistas, é amplamente correta.

Autor: Ana Sofia
12 Jan 2021


4735: Novos dados do Hubble explicam matéria escura em falta

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagem mostra o céu em torno das galáxias ultra-difusas NGC 1052-DF4 e NGC 1052-DF2. Foi criada a partir de exposições que fazem parte do DSS2 (Digitized Sky Survey 2). NGC 1052-DF2 é praticamente invisível nesta imagem.
Crédito: ESA/Hubble, NASA, DSS2; Reconhecimento: Davide de Martin

Novos dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA fornecem mais evidências para a interrupção de marés na galáxia NGC 1052-DF4. Este resultado explica uma descoberta anterior de que esta galáxia está a perder a maior parte da sua matéria escura. Ao estudar a luz da galáxia e a distribuição dos enxames globulares, os astrónomos concluíram que as forças da gravidade da galáxia vizinha NGC 1035 retiraram a matéria escura de NGC 1052-DF4 e agora estão a destruir a galáxia.

Em 2018, uma equipa internacional de investigadores usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e vários outros observatórios descobriram, pela primeira vez, uma galáxia na nossa vizinhança cósmica desprovida da maior parte da sua matéria escura. Esta descoberta da galáxia NGC 1052-DF2 foi uma surpresa para os astrónomos, pois entende-se que a matéria escura é constituinte chave dos modelos actuais de formação e evolução galáctica. Na verdade, sem a presença da matéria escura, o gás primordial não teria força gravitacional suficiente para começar a entrar em colapso e formar novas galáxias. Um ano depois, foi descoberta outra galáxia sem matéria escura, NGC 1052-DF4, o que gerou intensos debates entre os astrónomos sobre a natureza destes objectos.

Agora, novos dados do Hubble foram usados para explicar a razão por trás da falta de matéria escura em NGC 1052-DF4, que reside a 45 milhões de anos-luz de distância. Mireia Montes, da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, liderou uma equipa internacional de astrónomos para estudar a galáxia usando imagens ópticas profundas. Eles descobriram que a falta de matéria escura pode ser explicada pelos efeitos de perturbação de marés. As forças da gravidade da vizinha galáxia massiva NGC 1035 estão a dilacerar NGC 1052-DF4. Durante este processo, a matéria escura é removida, enquanto as estrelas sentem os efeitos da interacção com outra galáxia num estágio posterior.

Até agora, esta forma de remoção de matéria escura permaneceu escondida dos astrónomos, pois só pode ser observada usando imagens extremamente profundas que podem revelar características extremamente ténues. “Usámos o Hubble de duas maneiras para descobrir que NGC 1052-DF4 está a passar por uma interacção,” explicou Montes. “Isto inclui o estudo da luz da galáxia e a distribuição dos enxames globulares da galáxia.”

Graças à alta resolução do Hubble, os astrónomos puderam identificar a população de enxames globulares da galáxia. O GTC (Gran Telescopio Canarias) de 10,4 metros e o telescópio IAC80, também nas Canárias, Espanha, foram usados para complementar as observações do Hubble, estudando ainda mais os dados.

“Não basta passar muito tempo a observar o objecto, é vital um tratamento cuidadoso dos dados,” explicou o membro da equipa Raúl Infante-Sainz do Instituto de Astrofísica das Canárias, na Espanha. “Portanto, era importante que usássemos não apenas um telescópio/instrumento, mas vários (tanto no solo quanto no espaço) para realizar esta investigação. Com a alta resolução do Hubble, podemos identificar os enxames globulares, e então com a fotometria do GTC obtemos as propriedades físicas.”

Pensa-se que os enxames globulares sejam formados nos episódios de intensa formação estelar que dão forma às galáxias. Os seus tamanhos compactos e a luminosidade tornam-nos facilmente observáveis e, portanto, são bons rastreadores das propriedades da sua galáxia hospedeira. Desta forma, ao estudar e caracterizar a distribuição espacial dos enxames em NGC 1052-DF4, os astrónomos podem desenvolver uma visão do estado actual da própria galáxia. O alinhamento destes enxames globulares sugere que estão a ser “despojados” da sua galáxia hospedeira, e isso apoia a conclusão de que está a ocorrer perturbação de marés.

Ao estudar a luz da galáxia, os astrónomos também encontraram evidências de caudas de maré, que são formadas por material que se afasta de NGC 1052-DF4 – isto apoia ainda mais a conclusão de que é um evento de perturbação. Análises adicionais concluíram que as partes centrais da galáxia permanecem intocadas e apenas +/- 7% da massa estelar da galáxia está hospedada nestas caudas de maré. Isto significa que a matéria escura, que está menos concentrada do que as estrelas, foi previamente e preferencialmente removida da galáxia, e agora o componente estelar externo está a começar a ser removido também.

“Este resultado é um bom indicador de que, enquanto a matéria escura da galáxia se evaporou do sistema, as estrelas só agora começam a sofrer o mecanismo de perturbação,” explicou o membro da equipa Ignacio Trujillo do Instituto de Astrofísica das Canárias, Espanha. “Com o tempo, NGC 1052-DF4 será canibalizada pelo grande sistema em torno de NGC 1035, com pelo menos algumas das suas estrelas flutuando livremente no espaço profundo.”

A descoberta de evidências que apoiam o mecanismo de perturbação de marés como a explicação para a falta de matéria escura na galáxia não só resolveu um enigma astronómico, como também trouxe um suspiro de alívio aos astrónomos. Sem ele, os cientistas teriam que rever a nossa compreensão das leis da gravidade.

“Esta descoberta reconcilia o conhecimento existente de como as galáxias se formam e evoluem com o modelo cosmológico mais favorável,” acrescentou Montes.

Astronomia On-line
1 de Dezembro de 2020


“Vendo” matéria escura sob uma nova luz

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de uma galáxia rodeada por distorções gravitacionais devido à matéria escura. As galáxias vivem em concentrações maiores de matéria escura invisível (a roxo nesta imagem), no entanto os efeitos da matéria escura podem ser vistos através da distorção de galáxias de fundo.
Crédito: Swinburne Astronomy Productions – James Josephides

Uma pequena equipa de astrónomos da Universidade de Tecnologia de Swinburne encontrou uma nova maneira de “ver” os elusivos halos de matéria escura que rodeiam as galáxias.

O nosso Universo está repleto de muitos milhares de milhões de galáxias. Aos nossos olhos – e em telescópios ópticos – estas galáxias aparecem como colecções de milhões ou até biliões de estrelas. No entanto, esta é apenas a ponta do icebergue.

Um dos grandes puzzles da cosmologia é que os nossos telescópios veem apenas uma pequena fracção da massa total que existe no Universo.

“A maioria – cerca de 85% – da massa do Universo é efectivamente invisível,” diz o candidato a doutoramento Pol Gurri, de Swinburne, que liderou a nova investigação. “Ao contrário da matéria comum, esta matéria escura não produz, absorve ou reflete luz: apenas interage com o resto do Universo por meio da gravidade.”

Então, como é que podemos medir o que não podemos ver? A chave é medir o efeito da gravidade que a matéria escura produz.

“É como olhar para uma bandeira para tentar determinar o vento. Não podemos ver o vento, mas o movimento da bandeira mostra quão forte o vento está a soprar,” explica Gurri.

A nova investigação foca-se num efeito chamado lente gravitacional fraca, que é uma característica da teoria da relatividade geral de Einstein.

“A matéria escura distorce levemente a imagem de qualquer coisa por trás dela,” diz o professor associado Edward Taylor, que também esteve envolvido na investigação. “É um pouco como olhar para uma mesa através da base de um copo de vinho.”

A equipa de Swinburne utilizou o Telescópio ANU de 2,3 metros, localizado perto de Coonabarabran, Austrália, para mapear como as galáxias com lentes gravitacionais estão a girar.

“Tendo em conta que sabemos como as estrelas e o gás devem mover-se dentro das galáxias, sabemos mais ou menos o aspecto desta galáxia,” diz Gurri. “Medindo o quão distorcidas são as imagens reais da galáxia, então podemos descobrir quanta matéria escura seria necessária para explicar o que vemos.”

A nova investigação mostra como esta informação de velocidade permite uma medição muito mais precisa do efeito de lente do que seria possível usando apenas a forma.

“Com a nossa nova maneira de ver a matéria escura, esperamos obter uma imagem mais clara de onde está a matéria escura e que papel ela desempenha no modo como as galáxias se formam,” acrescenta Gurri.

As lentes gravitacionais fracas já são uma das formas mais bem-sucedidas de mapear o conteúdo de matéria escura do Universo, com grandes investimentos globais de tempo e recursos. O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA e o Telescópio Espacial Euclid da ESA (ambos com lançamento previsto para 2022) foram projectados, em parte, para fazer tipos semelhantes de medições.

“Mostrámos que podemos fazer uma contribuição real para estes esforços globais, mesmo com um telescópio relativamente pequeno construído na década de 1980, apenas pensando no problema de uma maneira diferente”, diz o professor Taylor.

O novo trabalho foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Astronomia On-line
10 de Novembro de 2020


4514: Mistério da galáxia fantasma com 99,99% de matéria escura resolvido

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Teymoor Saifollahi / NASA / HST
Galáxia Dragonfly 44

Uma equipa de astrónomos encontrou uma explicação para a estimativa de 99,9% de matéria escura na galáxia fantasma Dragonfly 44.

A Dragonfly 44 é composta por 99,99% de matéria escura, ou seja, 10.000 vezes mais matéria escura do que massa visível, em comparação com as médias estabelecidas por diferentes estudos. Perplexos com esta descoberta, os astrónomos decidiram explorar este objecto e resolveram, finalmente, o mistério.

Uma equipa internacional de astrónomos do Kapteyn Astronomical Institute, da University of Groningen, na Holanda, concluiu que o número total de aglomerados globulares em torno da galáxia – ou seja, o conteúdo da matéria escura -, é muito menor do que o que sugeriam pesquisas anteriores, o que demonstra que esta galáxia não é única, muito menos anómala.

O resultado deste estudo foi publicado recentemente na The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Segundo o Science Alert, a Dragonfly 44 foi descoberta através de um mapeamento profundo do aglomerado Coma. A galáxia chamou desde logo a atenção dos cientistas, dado que a quantidade de matéria escura inferida era quase tão grande quanto a medida na Via Láctea, o equivalente a um bilião de sóis.

No entanto, em vez de ter cerca de 100 mil milhões de estrelas, como é o caso da nossa galáxia, a Dragonfly 44 tem apenas 100 milhões de estrelas, ou seja, mil vezes menos. Isso torna o conteúdo de matéria escura proposto dez mil vezes maior do que o conteúdo estelar.

Se fosse verdade, a galáxia seria um objecto único, com quase 100 vezes mais matéria escura do que o esperado para o número de estrelas que possui.

Contudo, os cientistas descobriram que o número total de aglomerados globulares é de apenas 20 e que a quantidade total de matéria escura no sistema é cerca de 300 vezes a massa luminosa.

“Termos encontrado apenas 20 aglomerados, em comparação com os 80 que se dizia existirem, reduz drasticamente a quantidade de matéria escura que se acredita existir nesta galáxia”, explica o investigador Ignacio Trujillo.

“Com o número de aglomerados globulares que encontramos, a quantidade de matéria escura que a Dragonfly 44 possui está de acordo com o que é esperado para este tipo de galáxia”, rematou.

O número total de aglomerados globulares está relacionado com a massa total das galáxias. Se os cientistas souberem o número de aglomerados globulares, também saberão a quantidade de matéria escura numa galáxia.

“No entanto, não sabemos por que existe uma relação entre o número total de aglomerados globulares e a massa total da galáxia. Este é um facto puramente observacional”, alertou Johan H. Knapen, co-autor do artigo científico.

Descoberta galáxia fantasma com 99,99% de matéria escura

Cientistas descobriram uma galáxia que é composta na sua maioria por matéria escura, sendo que apenas 0,01% são estrelas, gases…

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ZAP //

Por ZAP
19 Outubro, 2020

 

4331: Novos dados do Hubble sugerem que falta um ingrediente nas teorias actuais da matéria escura

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagem pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostra o enxame galáctico massivo MACSJ 1206. Embebidas dentro do enxame estão imagens distorcidas de galáxias distante no plano de fundo, vistas como arcos e características desfocadas. Estas distorções são provocadas pela matéria escura no enxame, cuja gravidade curva e amplia a luz de galáxias mais longínquas, um efeito denominado lente gravitacional. Este fenómeno permite que os astrónomos estudem galáxias remotas que, de outra maneira, seriam demasiado ténues para observar.
Sobrepostas à imagem, concentrações a pequena escala de matéria escura (representadas nesta impressão de artista a azul). A matéria escura é a “cola” invisível que mantém estrelas juntas numa galáxia e constitui a maior parte da matéria no Universo. Estes halos azuis refletem o modo como a matéria escura do enxame galáctico está distribuída, revelada pelos novos resultados do Telescópio Espacial Hubble. Isto foi alcançado por uma equipa de astrónomos que media a quantidade de lentes gravitacionais.
Crédito: NASA, ESA, G. Caminha (Universidade de Groninga), M. Meneghetti (Observatório de Astrofísica e Ciência Espacial de Bolonha), P. Natarajan (Universidade de Yale), equipa CLASH e M. Kornmesser (ESA/Hubble)

Observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e do VLT (Very Large Telescope) do ESO no Chile descobriram que algo pode estar a faltar às teorias de como a matéria escura se comporta. Este ingrediente ausente pode explicar a razão porque os investigadores descobriram uma discrepância inesperada entre observações de concentrações de matéria escura numa amostra de enxames de galáxias massivas e simulações teóricas de computador de como a matéria escura deve estar distribuída nos enxames. Os novos achados indicam que algumas concentrações em pequena escala de matéria escura produzem efeitos de lente que são 10 vezes mais fortes do que o esperado.

A matéria escura é a “cola” invisível que mantém estrelas, poeira e gás juntos numa galáxia. Esta substância misteriosa constitui a maior parte da massa de uma galáxia e forma a base da estrutura em grande escala do nosso Universo. Dado que a matéria escura não emite, absorve ou reflete luz, a sua presença só é conhecida por meio da sua atracção gravitacional sobre a matéria visível no espaço. Os astrónomos e físicos ainda estão a tentar definir o que é.

Os enxames galácticos, as estruturas mais massivas e recentemente “montadas” do Universo, são também os maiores repositórios de matéria escura. Os enxames são compostos de membros individuais mantidos juntos em grande parte pela gravidade da matéria escura.

“Os enxames de galáxias são laboratórios ideais para estudar se as simulações numéricas do Universo, actualmente disponíveis, reproduzem bem o que podemos inferir das lentes gravitacionais,” disse Massimo Meneghetti do INAF – Observatório de Astrofísica e Ciência Espacial de Bolonha, Itália, autor principal do estudo.

“Fizemos muitos testes com os dados deste estudo, e temos a certeza de que esta incompatibilidade indica que algum ingrediente físico está a faltar nas simulações ou no nosso entendimento da natureza da matéria escura,” acrescentou Meneghetti.

“Há uma característica do Universo real que simplesmente não estamos a capturar nos nossos modelos teóricos actuais” acrescentou Priyamvada Natarajan, da Universidade de Yale em Connecticut, EUA, uma das teóricas seniores da equipa. “Isto pode sinalizar uma lacuna na nossa compreensão actual da natureza da matéria escura e das suas propriedades, já que estes dados primorosos permitiram-nos sondar a distribuição detalhada da matéria escura às escalas mais pequenas.”

A distribuição da matéria escura em enxames é mapeada medindo a curvatura da luz – o efeito de lente gravitacional – que produzem. A gravidade da matéria escura concentrada em enxames amplia e distorce a luz de objectos de fundo distantes. Este efeito produz distorções nas formas das galáxias de fundo que aparecem nas imagens dos enxames. As lentes gravitacionais também podem frequentemente produzir imagens múltiplas da mesma galáxia distante.

Quanto maior a concentração de matéria escura num enxame, mais dramático será o seu efeito de distorção da luz. A presença de aglomerados de matéria escura em menor escala, associados a galáxias individuais dos enxames, aumenta o nível de distorções. Em certo sentido, o enxame galáctico actua como uma lente de grande escala que possui muitas lentes mais pequenas embutidas.

As imagens nítidas do Hubble foram obtidas pela WFC3 (Wide Field Camera 3) e pela ACS (Advanced Camera for Surveys). Juntamente com os espectros do VLT do ESO, a equipa produziu um mapa de matéria escura preciso e de alta fidelidade. Ao medir as distorções das lentes, os astrónomos puderam rastrear a quantidade e distribuição da matéria escura. Os três enxames de galáxias estudados, MACS J1206.2-0847, MACS J0416.1-2403 e Abell S1063, faziam parte de dois levantamentos do Hubble: o programa Frontier Fields e o programa CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble).

Para surpresa da equipa, além dos arcos dramáticos e características alongadas de galáxias distantes produzidas pelas lentes gravitacionais de cada enxame, as imagens do Hubble também revelaram um número inesperado de arcos de menor escala e imagens distorcidas aninhadas perto do núcleo de cada enxame, onde as galáxias mais massivas residem. Os investigadores pensam que as lentes aninhadas são produzidas pela gravidade de concentrações densas de matéria dentro de cada galáxia individual dos enxames. Observações espectroscópicas subsequentes mediram a velocidade das estrelas em órbita de várias galáxias dos enxames para determinar as suas massas.

“Os dados do Hubble e do VLT forneceram uma sinergia excelente,” partilhou o membro da equipa Piero Rosati da Università degli Studi di Ferrara em Itália, que liderou a campanha espectroscópica. “Fomos capazes de associar as galáxias a cada enxame e de estimar as suas distâncias.”

“A velocidade das estrelas deu-nos uma estimativa da massa de cada galáxia individual, incluindo a quantidade de matéria escura,” acrescentou o membro da equipa Pietro Bergamini do INAF – Observatório de Astrofísica e Ciência Espacial em Bolonha, Itália.

Combinando imagens do Hubble e espectroscopia do VLT, os astrónomos conseguiram identificar dezenas de galáxias de fundo com múltiplas imagens e lentes. Isto permitiu que “montassem” um mapa bem calibrado e de alta resolução da distribuição de massa da matéria escura em cada enxame.

A equipa comparou os mapas de matéria escura com amostras simuladas de enxames de galáxias com massas semelhantes, localizados aproximadamente às mesmas distâncias. Os enxames no modelo de computador não mostraram nenhum nível de concentração de matéria escura às escalas mais pequenas – as escalas associadas a galáxias individuais dos enxames.

“Os resultados destas análises demonstram ainda mais como as observações e simulações numéricas andam de mãos dadas,” disse Elena Rasia, membro da equipa e do INAF – Observatório Astronómico de Trieste, Itália.

“Com simulações cosmológicas avançadas, podemos igualar a qualidade das observações analisadas no nosso artigo, permitindo comparações detalhadas como nunca antes,” acrescentou Stefano Borgani da Università degli Studi di Trieste, Itália.

Os astrónomos, incluindo os desta equipa, esperam continuar a investigar a matéria escura e os seus mistérios para finalmente descobrir a sua natureza.

Astronomia On-line
15 de Setembro de 2020

 

 

4066: Distorções na luz estelar podem ser um sinal da presença de matéria escura

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

P. van Dokkum / ESA / NASA

Uma nova técnica pode ajudar a identificar a misteriosa matéria escura, através da procura de distorções na luz das estrelas.

Apesar de ser invisível, os efeitos da matéria escura sobre outros objectos cósmicos permitem que seja mapeada. Os seus principais impactos incluem rotações de galáxias e estrelas e a sua presença pode ajudar a explicar o caminho que a luz percorre quando viaja pelo Universo.

Na Via Láctea, os efeitos da matéria escura são muito menores e muito mais difíceis de mapear. Recentemente, uma equipa de cientistas liderada por Siddharth Mishra-Sharma, da Universidade de Nova York, propôs uma nova técnica para ajudar a identificar a matéria escura, através da procura de distorções na luz das estrelas. Os resultados foram recentemente publicados na Physical Review D.

Na década de 1930, Fritz Zwicky teorizou que se as galáxias consistissem apenas em matéria bariónica, elas se separariam. A esta gravidade extra os cientistas deram o nome de matéria escura e os seus efeitos foram observados ao longo de vários anos.

NASA / ESA / L. Calçada
Lente gravitacional

Um dos efeitos consiste na lente gravitacional. De acordo com a teoria da relatividade geral, há uma distorção no espaço-tempo causada pela presença de um corpo de grande massa entre um objecto e o observador.

Em objectos mais pequenos, o efeito é muito pequeno. No entanto, nos objectos mais maciços – como um aglomerado de galáxias –, a distorção é muito mais pronunciada, resultando num caminho curvo de luz à medida que esta passa pela região.

O novo método propõe, segundo o Science Alert, observar a estrutura das estrelas individuais da Via Láctea para detectar a presença de matéria escura usando o efeito proposto pelas lentes gravitacionais. No entanto, como os efeitos são muito subtis em corpos relativamente pequenos, os cientistas tiveram a ideia de procurar sinais em grupos de estrelas.

Esta técnica proposta pela equipa da universidade norte-americana permite inferir a presença de matéria escura analisando as distribuições das velocidades e acelerações de estrelas e galáxias. Segundo as simulações, as distribuições variam de acordo com o tipo de matéria escura – sendo que a estrutura também pode ajudar a validar os modelos de matéria.

ZAP //

Por ZAP
28 Julho, 2020

 

 

3878: “Eventos surpreendentes” aproximam cientistas da descoberta da matéria escura

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

AG Kroupa / Uni Bonn

Uma equipa internacional de investigadores anunciou esta quarta-feira “um surpreendente número de eventos registados pelo XENON1T”, que é o sistema mais sensível na detecção de matéria escura, mas que isso ainda não significa a sua descoberta.

Uma equipa internacional, integrada por cinco investigadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), “anunciou hoje à comunidade científica um surpreendente número de eventos registados pelo XENON1T, o sistema mais sensível de sempre na detecção de matéria escura”, afirma a Universidade de Coimbra (UC).

“A natureza destes eventos não está, porém, ainda totalmente deslindada, não se declarando por isso a descoberta da matéria escura”, sublinha a UC, numa nota enviada esta quarta-feira à agência Lusa.

“A sua assinatura é semelhante à produzida por quantidades residuais de trítio (um átomo de hidrogénio com dois neutrões e um protão no núcleo), mas pode ser também sinal de algo muito mais importante: a existência de um novo tipo de partícula denominado axião solar ou de propriedades até agora desconhecidas dos neutrinos”, adianta a UC.

O XENON1T esteve em operação entre 2016 e 2018 em Itália, no laboratório subterrâneo de Gran Sasso, debaixo de 1.300 metros de rocha. Projectado para a “detecção extremamente rara de matéria escura”, este “sistema de altíssima sensibilidade mostrou já conseguir registar outros eventos de muito difícil detecção”.

Em 2019, foi publicada na Nature “a medida directa conseguida com este sistema, pela primeira vez na história, do decaimento nuclear mais raro no universo”, exemplifica a UC.

O sistema XENON1T usa como alvo duas toneladas de xénon ultra-purificado.

“Uma radiação ao passar pelo alvo pode gerar, em geral, sinais ínfimos de luz e carga. A esmagadora maioria destes sinais (mais de 99,9%) deve-se a radiações de origem conhecida, o que permite aos cientistas calcular com grande precisão o número de eventos esperado. E aqui observaram-se mais 22,8% eventos em relação ao previsto”, refere José Matias-Lopes, investigador do Laboratório de Instrumentação, Engenharia Biomédica e Física da Radiação (LIBPhys) da FCTUC e coordenador da equipa portuguesa no projecto.

Uma possível explicação “terá a ver com a presença de trítio, um isótopo radioactivo do hidrogénio”, esclarece, citado pela UC, José Matias-Lopes. “Alguns átomos de trítio em 10 biliões de biliões de átomos de xénon seriam o suficiente para justificar o excesso de eventos registados”, mas “não existe ainda forma de medir estas tão ínfimas concentrações e assim confirmar esta hipótese”.

Outra possibilidade, “muitíssimo mais interessante, é a existência de um novo tipo de partícula”, refere José Matias-Lopes, avançando que, “de facto, o excesso de eventos observados tem energias similares às que se esperam para os axiões produzidas no sol”.

Os axiões são partículas previstas teoricamente, tendo o sol condições para ser uma fonte intensa deles. Embora os axiões não sejam matéria escura, “o seu avistamento seria o primeiro de uma nova classe de partículas cuja existência é solidamente apoiada pelos estudos teóricos”, afirma a UC, destacando que “esta descoberta teria um forte impacto no avanço do conhecimento, não só da astrofísica, mas também da própria física”.

Adicionalmente, “os axiões produzidos no início do universo podem também explicar a origem da matéria escura”, admite a UC. A terceira e última explicação avançada para o excesso observado tem origem nos neutrinos, que “passam aos biliões pelo nosso corpo a cada segundo, sem deixar rasto”. A confirmar-se esta hipótese, “o momento magnético (uma característica de todas as partículas) dos neutrinos teria de ser superior ao valor previsto pela teoria”, o que “obrigaria à necessidade de criar novos paradigmas e modelos físicos capazes de o explicar”, nota ainda a UC.

Das três explicações consideradas pelos cientistas da colaboração XENON, “a mais favorecida em termos estatísticos é a dos axiões solares, com uma probabilidade de cerca de 99,98% de que os sinais sejam desta origem”, revela José Matias-Lopes.

Mas, adverte o investigador, “mesmo com este elevado grau de probabilidade, não se pode declarar descoberta”. As outras duas possibilidades, trítio ou neutrinos com maior momento magnético, têm também uma elevada probabilidade, cerca de 99,93% em ambos os casos, de estarem na origem do excesso observado.

O XENON1T vai ser substituído por um novo sistema de deteção ainda mais sensível, o XENONnT, que deverá entrar em funcionamento este verão.

Os cientistas preveem ter, dois ou três meses depois, a confirmação da origem deste sinal —”se se deve a um contaminante ou, então, a algo verdadeiramente revolucionário: uma nova partícula ou tipo de interacção que vai para além daquilo que já se conhece”.

Aproximam-se, por isso, “tempos de grandes avanços e de descobertas que levam a largos passos em frente no conhecimento da Humanidade”, sustenta o consórcio XENON.

O XENON é constituído por 163 cientistas de 28 grupos de investigação dos EUA, Alemanha, Portugal, Suíça, França, Holanda, Suécia, Japão, Israel e Abu Dhabi. Portugal é parceiro desta colaboração desde o seu início, em 2005, através da equipa do LIBPhys da Universidade de Coimbra.

Cientistas tentam resolver mistério da antimatéria com o da matéria escura

Uma equipa internacional de cientistas tentou, pela primeira vez, perceber se a falta de antimatéria no Universo pode dever-se ao…

ZAP // Lusa

Por Lusa
18 Junho, 2020

 

 

3807: Cientista que teorizou a matéria escura tem algumas dúvidas (sobre o Universo que o próprio “criou”)

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

AG Kroupa / Uni Bonn

O cientista que pela primeira vez teorizou a existência da matéria e energia escura levantou questões complicadas sobre o trabalho que desenvolveu.

Num artigo publicado esta semana na New Scientist, Jim Peebles, cosmologista da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, não diz estar errado no Universo que “criou” com a teorização da matéria escura, mas frisa que a compreensão do Universo através da Física é ainda lamentavelmente incompleta – tudo são aproximações.

Há questões fundamentais – como é o caso da misteriosa matéria escura – às quais o seu estudo teórico não foi capaz de responder, escreve o portal Futurism.

Peebles explica que as suas ideias sobre o Universo são provenientes de medições precoces e incompletas. E, apesar de os cientistas terem feito um enorme progresso desde então, há ainda um longo caminho a trilhar para dar resposta a todas as perguntas.

“Não nos foi dada uma garantia de que podemos entender o mundo físico à nossa volta ou detectar coisas como a matéria escura”, escreveu, referindo-se às medições e ainda antes de apontar outros exemplos bem sucedidos que se alicerçaram em dados incompletos.

“Mas para que não existam dúvidas do quão bem a Física está a desenvolver-se até agora, consideramos como é que os cientistas e engenheiros podem comandar com sucesso o comportamento de electrões, átomos e moléculas, bem como de campos eléctricos e magnéticos, em telemóveis. Tudo isso foi baseado em aproximações incompletas.

O cosmologista refere que viu vários físicos a explorar ideias interessantes antes de estas poderem ser conclusivamente comprovadas – este não é um ataque a estes cientistas., frisa Peebles, mas um indício de que há espaço para aprender mais.

“O meu argumento é que toda a Física é incompleta (…) Certamente não estou errado, quero apenas dizer que tudo pode ser melhorado. Talvez exista uma teoria final da Física ou talvez sejam aproximações até ao fim. E o mesmo acontece com a cosmologia”.

Pouco se sabe sobre a matéria escura, que configura um dos maiores mistérios da Física moderna. Aliás, os cientistas só sabem da sua existência devido ao efeito gravitacional que causa na matéria visível, denunciando assim o seu “rastro”.

Ainda assim, a comunidade científica conseguiu demonstrar que esta matéria desempenha um papel crucial para a formação de galáxias.

James Peebles, recorde-se, foi galardoado em 2019 com o Nobel da Física pelo seu contributo para conhecer melhor a história do Universo desde o Big Bang e, em simultâneo, o prémio foi também entregue Michel Mayor e Didier Queloz pela descoberta, em 1995, do planeta em órbita da estrela 51 Pegasi, anunciou a Real Academia das Ciências sueca.

Último Nobel da Física rejeita teoria do Big Bang. “Não temos provas sólidas”

James Peebles, vencedor do Prémio Nobel da Física em 2019, rejeita a teoria do Big Bang, considerando que não há…

ZAP //

Por ZAP
8 Junho, 2020

 

 

3552: Satélites da Via Láctea ajudam a revelar ligação entre halos de matéria escura e a formação galáctica

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Simulação da formação de estruturas de matéria escura desde o Universo jovem até hoje. A gravidade torna os aglomerados de matéria escura em halos densos, como indicado pelas manchas brilhantes, onde as galáxias se formam. No vídeo, aos 18 segundos da simulação, um halo como aquele que hospeda a Via Láctea, começa a tomar forma no centro superior da imagem. Este halo cai para o primeiro e maior halo, aproximadamente aos 35 segundos, imitando a queda da Grande Nuvem de Magalhães para a Via Láctea. Os cientistas usaram simulações como esta para melhor compreender a ligação entre a matéria escura e a formação galáctica.
Crédito: Ralf Kaehler/Laboratório Nacional SLAC

Assim como o Sol tem planetas e os planetas têm luas, a nossa Galáxia tem galáxias satélites, e algumas delas podem ter as suas próprias galáxias satélites ainda mais pequenas. Com base em medições recentes da missão Gaia da ESA, pensa-se que a Grande Nuvem de Magalhães (GNM), uma galáxia satélite relativamente grande visível a partir do hemisfério sul, tenha trazido com ela pelo menos seis das suas próprias satélites quando se aproximou da Via Láctea pela primeira vez.

Os astrofísicos pensam que a matéria escura é responsável por grande parte desta estrutura, e agora investigadores do Laboratório Nacional SLAC (do Departamento de Energia dos EUA) e do DES (Dark Energy Survey) basearam-se em observações de galáxias ténues em torno da Via Láctea para colocar restrições mais rígidas na ligação entre o tamanho e a estrutura das galáxias e os halos de matéria escura que as rodeiam. Ao mesmo tempo, encontraram mais evidências para a existência de galáxias satélites da GNM e fizeram uma nova previsão: se os modelos dos cientistas estiverem correctos, a Via Láctea deve ter mais 100 galáxias satélites, muito fracas, ainda por descobrir com projectos de próxima geração, como o levantamento LSST (Legacy Survey of Space and Time) do Observatório Vera C. Rubin.

O novo estudo, que será publicado na revista The Astrophysical Journal, faz parte de um esforço maior de entender como a matéria escura funciona em escalas menores que a nossa Galáxia, disse Ethan Nadler, autor principal do estudo e estudante do KIPAC (Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology) e da Universidade de Stanford.

“Conhecemos muito bem algumas coisas sobre a matéria escura – quanta matéria escura existe, como é que se agrupa – mas todas estas afirmações são qualificadas dizendo: sim, é assim que se comporta em escalas maiores que o tamanho do nosso Grupo Local de galáxias,” disse Nadler. “E então a questão é: será que funciona às escalas mais pequenas que podemos medir?”

Lançando luz galáctica sobre a matéria escura

Os astrónomos sabem há muito tempo que a Via Láctea tem galáxias satélites, incluindo a Grande Nuvem de Magalhães, que pode ser vista a olho nu a partir do hemisfério sul, mas até ao ano 2000 pensava-se que totalizavam apenas mais ou menos uma dúzia. Desde então, o número de galáxias satélites observadas aumentou dramaticamente. Graças ao SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e às descobertas de projectos mais recentes, incluindo o DES (Dark Energy Survey), o número de galáxias satélites conhecidas subiu para cerca de 60.

Estas descobertas são sempre empolgantes, mas o que talvez seja mais empolgante é o que os dados nos podem dizer sobre o cosmos. “Pela primeira vez, podemos procurar estas galáxias satélites em cerca de três-quartos do céu, e isso é realmente importante para as várias maneiras de aprender mais sobre a matéria escura e sobre a formação das galáxias,” disse Risa Wechsler, directora do KIPAC. No ano passado, por exemplo, Wechsler, Nadler e colegas usaram dados sobre galáxias satélites em conjunto com simulações de computador para estabelecer limites muito mais restritos às interacções da matéria escura com a matéria normal.

Agora, Wechsler, Nadler e a equipa do DES estão a usar dados de um levantamento mais abrangente do céu para fazer perguntas diferentes, incluindo a quantidade de matéria escura necessária para formar uma galáxia, quantas galáxias satélites devemos esperar encontrar em redor da Via Láctea e se essas galáxias podem colocar as suas próprias satélites em órbita da nossa – uma previsão fundamental do modelo mais popular da matéria escura.

Dicas de hierarquia galáctica

A resposta a esta última pergunta parece ser um retumbante “sim.”

A possibilidade de detectar uma hierarquia de galáxias satélites surgiu pela primeira vez há alguns anos atrás, quando o DES detectou mais galáxias satélites na vizinhança da Grande Nuvem de Magalhães do que o esperado caso essas satélites estivessem distribuídas aleatoriamente pelo céu. Estas observações são particularmente interessantes, disse Nadler, à luz das medições do Gaia, que indicaram que seis destas galáxias satélites caíram para a Via Láctea com a GNM.

Para estudar as satélites da GNM mais detalhadamente, Nadler e a sua equipa analisaram simulações de computador de milhões de universos possíveis. Essas simulações, originalmente realizadas por Yao-Yuan Mao, ex-aluno de Wechsler que está agora na Universidade Rutgers, modelaram a formação da estrutura da matéria escura que permeia a Via Láctea, incluindo detalhes como aglomerados mais pequenos de matéria escura na Via Láctea que se pensa hospedarem galáxias satélites. Para ligar a matéria escura à formação galáctica, os cientistas usaram um modelo flexível que lhes permite explicar incertezas no entendimento atual da formação de galáxias, incluindo a relação entre o brilho das galáxias e a massa de aglomerados de matéria escura nas quais se formam.

Um esforço liderado por outros membros da equipa do DES, incluindo os ex-alunos do KIPAC Alex Drlica-Wagner, actualmente do Fermilab e professor assistente de astronomia e astrofísica da Universidade de Chicago, e Keith Bechtol, professor assistente de física na Universidade de Wisconsin-Madison, e colaboradores, produziu o passo final crucial: um modelo em que as galáxias satélites são mais prováveis de serem observadas por levantamentos actuais, tendo em conta onde estão no céu bem como o seu brilho, tamanho e distância.

Com estes componentes em mão, a equipa executou o seu modelo com uma ampla gama de parâmetros e procurou simulações nas quais objectos tipo-GNM caíam na atracção gravitacional de uma galáxia parecida com a Via Láctea. Ao compararem estes casos com observações galácticas, puderam inferir uma série de parâmetros astrofísicos, incluindo quantas galáxias satélites deveriam ter acompanhado a Grande Nuvem de Magalhães. Os resultados, disse Nadler, são consistentes com as observações do Gaia: seis galáxias satélites devem poder ser actualmente detectadas na vizinhança da GNM, movendo-se aproximadamente às mesmas velocidades e aproximadamente nas mesmas posições que os astrónomos tinham observado anteriormente.

Galáxias ainda não observadas

Além das descobertas da GNM, a equipa também estabeleceu limites para a ligação entre os halos de matéria escura e a estrutura galáctica. Por exemplo, nas simulações que mais se aproximaram da história da Via Láctea e da GNM, as galáxias mais pequenas que os astrónomos podiam actualmente observar devem ter estrelas com uma massa combinada de aproximadamente cem sóis, e cerca de um milhão de vezes mais matéria escura. De acordo com uma extrapolação do modelo, as galáxias mais fracas já observadas podiam formar-se em halos até cem vezes menos massivos.

E podem estar por vir mais descobertas: se as simulações estiverem corretas, disse Nadler, existem cerca de outras 100 galáxias satélites – no total, mais do dobro do número já encontrado – pairando em torno da Via Láctea. A descoberta dessas galáxias ajudaria a confirmar o modelo dos investigadores das ligações entre a matéria escura e a formação de galáxias, explicou, e provavelmente colocaria restrições mais rígidas à natureza da própria matéria escura.

Astronomia on-line
14 de Abril de 2020

 

 

Investigadores procuram matéria escura “perto de casa”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

O decaimento da matéria escura deveria produzir um halo brilhante e esférico de emissão de raios-X em torno do centro da Via Láctea que podia ser detectável quando olhando em regiões de outra forma vazias da Galáxia.
Crédito: Christopher Dessert, Nicholas L. Rodd, Benjamin R. Safdi, Zosia Rostomian (Laboratório Berkeley), com base em dados do LAT (Fermi Large Area Telescope)

Oitenta e cinco porcento do Universo é composto de matéria escura, mas não sabemos exactamente o que é.

Um novo estudo da Universidade de Michigan, do Laboratório Nacional Lawrence em Berkeley e da Universidade da Califórnia, Berkeley, descartou que a matéria escura seja responsável por misteriosos sinais electromagnéticos anteriormente observados de galáxias próximas. Antes deste trabalho, havia grandes esperanças de que estes sinais dessem aos físicos evidências concretas para ajudar a identificar a matéria escura.

A matéria escura não pode ser observada directamente porque não absorve, reflete ou emite luz, mas os investigadores sabem que existe devido ao efeito que tem sobre outra matéria. Precisamos da matéria escura para explicar as forças gravitacionais que mantêm as galáxias unidas, por exemplo.

Os físicos sugeriram que a matéria escura é um primo intimamente relacionado do neutrino, chamado neutrino estéril. Os neutrinos – partículas subatómicas que raramente interagem com a matéria – são libertados durante reacções nucleares que ocorrem no interior do Sol. Têm uma massa minúscula, mas esta massa não é explicada pelo Modelo Padrão da Física de Partículas. Os físicos sugerem que o neutrino estéril, uma partícula hipotética, podia explicar esta massa e também ser matéria escura.

Os investigadores devem ser capazes de detectar o neutrino estéril porque é instável, diz Ben Safdi, co-autor e professor assistente de física na Universidade de Michigan. Decai para neutrinos comuns e radiação electromagnética. Então, para detectar a matéria escura, os físicos examinam galáxias em busca desta radiação electromagnética na forma de emissão de raios-X.

Em 2014, um trabalho seminal descobriu um excesso de emissão de raios-X de galáxias e enxames de galáxias próximas. A emissão parecia ser consistente com a que surgiria do decaimento de neutrinos estéreis de matéria escura, disse Safdi.

Agora, uma metanálise de dados brutos obtidos pelo telescópio espacial XMM-Newton, de objectos na Via Láctea ao longo de um período de 20 anos, não encontrou evidências de que o neutrino estéril seja o que perfaz a matéria escura. A equipa de investigação inclui o estudante de doutoramento Christopher Dessert da Universidade de Michigan, Nicholas Rodd, físico do grupo teórico do Laboratório Berkeley e do Centro de Física Teórica de Berkeley. Os seus resultados foram publicados na revista Science.

“Este artigo de 2014 e os trabalhos de acompanhamento confirmaram que o sinal gerou um interesse significativo nas comunidades de astrofísica e de física de partículas devido à possibilidade de saber, pela primeira vez, exactamente o que é a matéria escura a nível microscópico,” disse Safdi. “A nossa descoberta não significa que a matéria escura não seja um neutrino estéril, mas significa que – ao contrário do que foi afirmado em 2014 – não existem evidências experimentais, até à data, que apontem para a sua existência.”

Os telescópios espaciais de raios-X, como o telescópio XMM-Newton, apontam para ambientes ricos em matéria escura para procurar esta fraca radiação electromagnética na forma de sinais de raios-X. A descoberta de 2014 denominou a emissão de raios-X de “linha de 3,5 keV” – keV significa quilo-eletrão-volt – porque era aí que o sinal aparecia nos detectores de raios-X.

A equipa de investigação procurou esta linha na nossa própria Via Láctea usando 20 anos de dados de arquivo obtidos pelo telescópio espacial de raios-X XMM-Newton. Os físicos sabem que a matéria escura se acumula em torno das galáxias, de modo que quando análises anteriores examinaram galáxias vizinhas e enxames de galáxias, cada uma dessas imagens teria capturado alguma coluna do halo de matéria escura da Via Láctea.

A equipa usou essas imagens para observar a parte “mais escura” da Via Láctea. Isto melhorou significativamente a sensibilidade de análises anteriores que procuravam o neutrino estéril de matéria escura, disse Safdi.

“Para onde quer que olhemos, deve haver algum fluxo de matéria escura do halo da Via Láctea,” disse Rodd, devido à localização do nosso Sistema Solar na Galáxia. “Nós explorámos o facto de que vivemos num halo de matéria escura” no estudo.

Christopher Dessert, co-autor do estudo, físico e estudante de doutoramento na Universidade de Michigan, disse que os enxames galácticos onde a linha de 3,5 keV foi observada também têm grandes sinais de fundo, que servem como ruído nas observações e podem dificultar a identificação de sinais específicos que podem estar associados com a matéria escura.

“A razão pela qual estamos a olhar através do halo de matéria escura da nossa Via Láctea é que o fundo é muito menor,” explicou Dessert.

Por exemplo, o XMM-Newton capturou imagens de objectos isolados, como estrelas individuais, na Via Láctea. Os investigadores obtiveram estas imagens e mascararam os objectos de interesse original, deixando ambientes pristinos e escuros onde procurar o brilho do decaimento da matéria escura. A combinação de 20 anos de tais observações permitiu sondar o neutrino estéril da matéria escura a níveis sem precedentes.

Caso os neutrinos estéreis fossem matéria escura, e caso o seu decaimento levasse a uma emissão na linha de 3,5 keV, Safdi e os seus colegas deveriam ter observado essa linha na sua análise. Mas não encontraram evidências de neutrinos estéreis de matéria escura.

“Embora este trabalho, infelizmente, atire um balde de água fria no que parecia ser a primeira evidência da natureza microscópica da matéria escura, abre uma abordagem totalmente nova para procurar matéria escura que poderá levar a uma descoberta no futuro próximo,” concluiu Safdi.

Astronomia On-line
31 de Março de 2020

 

 

3362: Hubble detecta os mais pequenos aglomerados conhecidos de matéria escura

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Cada um destes instantâneos do Hubble revela quatro imagens distorcidas de um quasar de fundo e da sua galáxia hospedeira em redor do núcleo central de uma galáxia massiva no plano da frente. A gravidade da galáxia massiva no plano da frente actua como uma lupa distorcendo a luz do quasar num efeito chamado lente gravitacional. Os quasares são “candeeiros” cósmicos extremamente distantes produzidos por buracos negros activos. Estas imagens quádruplas dos quasares são raras devido ao alinhamento quase exacto necessário entre a galáxia no plano da frente e o quasar de fundo. Os astrónomos usaram o efeito de lente gravitacional para detectar os aglomerados mais pequenos de matéria escura já encontrados. Os aglomerados estão localizados ao longo da linha de visão do telescópio até os quasares, bem como nas galáxias no plano da frente e em seu redor. A presença das concentrações de matéria escura altera o brilho aparente e a posição de cada imagem distorcida do quasar. Os astrónomos compararam estas medições com previsões de como as imagens dos quasares seriam sem a influência dos aglomerados de matéria escura. Os investigadores usaram estas medições para calcular as massas das pequenas concentrações de matéria escura. O instrumento WFC3 do Hubble capturou a luz no infravermelho próximo para cada quasar e dispersou-a nas suas cores componentes para estudo com espectroscopia. As imagens foram obtidas entre 2015 e 2018.
Crédito: NASA, ESA, A. Nierenberg (JPL) e T. Treu (UCLA)

Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA e uma nova técnica de observação, os astrónomos descobriram que a matéria escura forma aglomerados muito mais pequenos do que se pensava anteriormente. Este resultado confirma uma das previsões fundamentais da teoria amplamente aceite da “matéria escura fria”.

Todas as galáxias, de acordo com esta teoria, se formam e estão embebidas dentro de nuvens de matéria escura. A matéria escura propriamente dita consiste de partículas lentas, ou “frias”, que se juntam para formar estruturas que variam de centenas de milhares de vezes a massa da Via Láctea até aglomerados não mais massivos do que um avião comercial (neste contexto, “fria” refere-se à velocidade das partículas).

A observação do Hubble fornece novas ideias sobre a natureza da matéria escura e de como se comporta. “Fizemos um teste de observação muito convincente do modelo de matéria escura fria e este passa com notas excelentes’,” disse Tommaso Treu da Universidade da Califórnia, EUA, membro da equipa de observação.

A matéria escura é uma forma invisível de matéria que compõe a maior parte da massa do Universo e cria os andaimes sobre os quais as galáxias são construídas. Embora os astrónomos não possam ver a matéria escura, podem detectar a sua presença indirectamente medindo como a sua gravidade afecta as estrelas e as galáxias. A detecção das formações mais pequenas de matéria escura, procurando estrelas incorporadas, pode ser difícil ou impossível, porque contêm muito poucas estrelas.

Embora já tenham sido detectadas concentrações de matéria escura em torno de galáxias grandes e médias, até agora ainda não tinham sido encontrados aglomerados muito mais pequenos de matéria escura. Na ausência de evidências observacionais de tais aglomerados de pequena escala, alguns investigadores desenvolveram teorias alternativas, incluindo “matéria escura quente”. Esta ideia sugere que as partículas de matéria escura se movem rapidamente, passando depressa demais para se fundirem e formarem concentrações mais pequenas. As novas observações não suportam este cenário, descobrindo que a matéria escura é “mais fria” do que teria que ser na teoria alternativa da matéria escura quente.

“A matéria escura é mais fria do que pensávamos a escalas mais pequenas,” disse Anna Nierenberg do JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia, líder do levantamento do Hubble. “Os astrónomos já realizaram outros testes observacionais das teorias da matéria escura, mas o nosso fornece a evidência mais forte, até ao momento, da presença de pequenos aglomerados de matéria escura fria. Ao combinar as previsões teóricas mais recentes, ferramentas estatísticas e novas observações do Hubble, temos agora um resultado muito mais robusto do que era possível anteriormente.”

A procura de concentrações de matéria escura sem estrelas provou ser um desafio. A equipa de investigação do Hubble, no entanto, usou uma técnica na qual não precisavam de procurar a influência gravitacional de estrelas como rastreadores de matéria escura. A equipa teve como alvos oito “candeeiros” cósmicos poderosos e distantes, chamados quasares (regiões em torno de buracos negros activos que emitem enormes quantidades de luz). Os astrónomos mediram como a luz emitida pelo oxigénio e néon, em órbita de cada um dos buracos negros dos quasares, é distorcida pela gravidade de uma galáxia massiva no plano da frente, que actua como uma lupa.

Usando este método, a equipa descobriu grupos de matéria escura ao longo da linha de visão do telescópio até aos quasares, bem como dentro e ao redor das galáxias intervenientes. As concentrações de matéria escura detectadas pelo Hubble têm 1/10.000 a 1/100.000 vezes a massa do halo de matéria escura da Via Láctea. Muitos destes pequenos grupos provavelmente não contêm sequer galáxias pequenas e, portanto, seriam impossíveis de detectar pelo método tradicional de procurar estrelas embebidas.

Os oito quasares e galáxias estavam alinhados tão precisamente que o efeito de distorção, chamado lente gravitacional, produziu quatro imagens distorcidas de cada quasar. O efeito é como olhar para um espelho de uma casa de diversões numa feira. As imagens quádruplas de quasares são raras devido ao alinhamento quase exacto necessário entre a galáxia em primeiro plano e o quasar no plano de trás. No entanto, os investigadores precisaram de várias imagens para realizar uma análise mais detalhada.

A presença de aglomerados de matéria escura altera o brilho e a posição aparentes de cada imagem distorcida do quasar. Os astrónomos compararam estas medições com previsões de como as imagens dos quasares seriam sem a influência da matéria escura. Os investigadores usaram as medições para calcular as massas das pequenas concentrações de matéria escura. Para analisar os dados, os cientistas também desenvolveram elaborados programas de computação e técnicas intensivas de reconstrução.

“Imagine que cada uma destas oito galáxias é uma lupa gigante,” explicou Daniel Gilman, membro da equipa na UCLA. “Os pequenos aglomerados de matéria escura agem como pequenas rachas na lupa, alterando o brilho e posição das quatro imagens do quasar em comparação com o que esperaríamos ver se o vidro não estivesse rachado.”

Os investigadores usaram o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble para capturar a luz infravermelha próxima de cada quasar e para dispersá-la nas suas cores componentes para estudo com espectroscopia. As emissões únicas dos quasares de fundo são melhor observadas no infravermelho. “As observações do Hubble, a partir do espaço, permitem-nos fazer estas medições em sistemas de galáxias que não seriam acessíveis com telescópios terrestres de menor resolução – e a atmosfera da Terra é opaca à luz infravermelha que precisamos de observar,” explicou Simon Birrer, membro da equipa na UCLA.

Treu acrescentou: “É incrível que, após quase 30 anos de operação, o Hubble permita visões de ponta da física fundamental e da natureza do Universo com que nem sonhávamos quando o telescópio foi lançado.”

As lentes gravitacionais foram descobertas através de levantamentos cá na Terra, como o SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e o DES (Dark Energy Survey), que fornecem os mapas tridimensionais mais detalhados do Universo já feitos. Os quasares estão localizados a aproximadamente 10 mil milhões de anos-luz da Terra; as galáxias no plano da frente, a cerca de 2 mil milhões de anos-luz.

O número de pequenas estruturas detectadas no estudo fornece mais pistas sobre a natureza da matéria escura. “As propriedades das partículas da matéria escura afectam o número de aglomerados formados,” explicou Nierenberg. “Isto significa que podemos aprender mais sobre a física das partículas de matéria escura contando o número de pequenos aglomerados.”

No entanto, o tipo de partícula que compõe a matéria escura é ainda um mistério. “De momento, não existem evidências directas, no laboratório, da existência de partículas de matéria escura,” disse Birrer. “Os físicos de partículas nem sequer falariam sobre a matéria escura se os cosmólogos não dissessem que ela existe, com base nas observações dos seus efeitos. Quando nós, cosmólogos, falamos sobre matéria escura, estamos a perguntar ‘como é que governa a aparência do Universo, e em que escalas?'”

Os astrónomos poderão realizar estudos de acompanhamento da matéria escura usando telescópios espaciais de próxima geração como o JWST (James Webb Space Telescope) e o WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope), ambos observatórios infravermelhos. O Webb será capaz de obter eficazmente estas medições para todos os quasares quadruplamente ampliados por lentes gravitacionais. A nitidez e o amplo campo de visão do WFIRST vão ajudar os astrónomos os astrónomos a fazer observações de toda a região do espaço afectada pelo imenso campo gravitacional de galáxias massivas e enxames de galáxias. Isto vai ajudar os investigadores a descobrir muito mais destes sistemas raros.

A equipa apresentou os seus resultados na 235.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Honolulu, Hawaii.

Astronomia On-line
14 de Janeiro de 2020

 

3343: Matéria escura pode ter colidido com a Via Láctea (e criado uma “onda” gigante)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Alyssa Goodman / Harvard University

Uma onda enorme foi descoberta na Via Láctea, que se pode ter formado como resultado de uma colisão com um enorme objecto misterioso – potencialmente matéria escura.

A “onda Radcliffe” foi descoberta com recurso aos dados do satélite Gaia da Agência Espacial Europeia. Antes, passara despercebida por causa do seu tamanho extremo e da nossa proximidade. Da Terra, a onda cobre metade do céu, dificultando a visualização de toda a estrutura.

Investigadores liderados por João Alves, do Departamento de Astrofísica da Universidade de Viena e do Instituto Radcliffe de Estudos Avançados da Universidade de Harvard, estavam inicialmente a tentar mapear uma estrutura conhecida como Cinturão de Gould. Esta é uma grande faixa de regiões de formação de estrelas.

Ao fazer isso, a equipa descobriu que o Cinturão de Gould é “apenas um efeito de projecção” de uma estrutura muito maior, disse Alves , em declarações à Newsweek. “Como se pode imaginar, fiquei muito surpreendido”, disse.

De acordo com o estudo publicado este mês na revista científica Nature, os cientistas descobriram que a onda Radcliffe era um filamento enorme e longo, com nove mil anos-luz de comprimento e 400 de largura. Também foi encontrado 500 anos-luz acima e abaixo do plano médio do disco galáctico em forma de onda.

Anda não se sabe o que pode ter produzido a onda. No entanto, a sua amplitude parece estar a diminuir ao longo do tempo. Para que seja uma onda atenuada, sugere imediatamente algum tipo de gatilho – talvez uma colisão entre o disco da nossa Via Láctea e um objecto maciço – que até agora não foi possível identificar. Porém, poderia ter sido um grupo de matéria escura.

Um estudo anterior sobre o Cinturão de Gould, publicado em 2009 na revista científica Monthly Notices da Royal Astronomical Society, sugeriu o mesmo. Talvez uma gigantesca bolha de matéria escura tenha colidido com a nuvem de gás jovem há milhões de anos, distorcendo a gravidade da galáxia e espalhando as estrelas mais próximas no padrão visto hoje, recorda o LiveScience.

Alves disse ainda que a onda e as novas estrelas que produz são os nossos novos vizinhos galácticos, uma vez que o nosso sistema solar está a viajar na mesma direcção e na mesma velocidade. Aliás, o nosso Sol morrerá antes da maioria destas novas estrelas vizinhas.

Além disso, a equipa descobriu que a onda interage com o Sol, que cruzou no nosso caminho há cerca de 13 milhões de anos e continuará em mais 13 milhões de anos. O que aconteceu durante esse encontro também é desconhecido, segundo explicou Alves em comunicado.

A equipa espera agora encontrar outras estruturas semelhantes noutras partes da Via Láctea. Além disso, estão a tentar localizar e medir as estrelas adolescentes da onda, pois herdam os movimentos da nuvem parental, portanto, propriedades importantes, o que deverá ajudá-los a descobrir o que poderá ter causado a formação da onda.

ZAP //

Por ZAP
10 Janeiro, 2020

 

3120: Cresce o mistério. Encontradas mais 19 galáxias com pouca (ou quase nenhuma) matéria escura

CIÊNCIA

sjrankin / flickr
A galáxia NGC 1277 é uma galáxia relíquia do universo

Uma equipa de astrónomos da Academia de Ciências de Pequim, na China, acaba de descobrir mais 19 galáxias com muito menos matéria escura do que era esperado. Esta massa indescritível, recorde-se, é considerada pelas teorias comummente aceites como ingrediente fundamental para a formação de galáxias.

Em causa estão 19 galáxias anãs, todas estas menores do que a Via Láctea, tal como detalham os cientistas na nova investigação, cujos resultados foram esta semana publicados na revista científica Nature Astronomy.

A descoberta, frisa o portal Science News, mais do que quintuplica o número de galáxias já descobertas com quantidades surpreendentemente baixas de matéria escura, alimentando um mistério que há muito tira o sono aos cientistas.

Em Junho deste ano, foi confirmada a detecção da primeira galáxia sem matéria escura. O seu nome é NGC1052-DF2 e está localizada a cerca de 65 milhões de anos luz da Terra. Em termos de dimensões, é semelhante à Via Láctea. Pouco depois, surgiram mais três.

Agora, os cientistas voltaram a fazê-lo: encontraram mais 19 galáxias deste tipo que desafiam a norma da Astronomia. Com as descobertas, o mistério em torno destes corpos continua a crescer, em vez de se resolver.

“Não sabemos com certeza como e porque é que estas galáxias se formam”, disse Qi Guo, astrofísica da Academia Chinesa de Ciências em Pequim, citado pelo mesmo portal.

Tipicamente, explicou a cientista, as galáxias anãs concentram muito mais matéria escura do que os seus primos maiores. As suas dimensões mais reduzidas levam a uma gravidade mais fraca, o que dificulta a retenção de nuvens de gás.

“Esta nova classe de galáxias está a sobrecarregar a nossa capacidade de explicar todas as galáxias através de uma estrutura coesa”, diz Kyle Oman, astrofísico da Universidade de Durham, na Inglaterra, que não esteve envolvido na nova descoberta, mas participou na identificação das primeiras galáxias com pouca matéria escura.

Sem matéria escura, explica o jornal espanhol ABC, estas pequenas galáxias não deveria ser capazes de manter a sua coesão, uma vez que não possuem, em teoria, massa ou gravidade suficiente para o fazer. Ainda assim, estes corpos continuam a ser descobertos no Universo, desafiando o conhecimento da comunidade científica.

Galáxia “impossível” sem matéria escura deixa cientistas perplexos

Cientistas fizeram uma extraordinária e misteriosa descoberta: pela primeira vez, uma equipa de astrónomos encontrou uma galáxia que parece não…

ZAP //

Por ZAP
30 Novembro, 2019

 

3053: Estarão relacionados os mistérios da antimatéria e da matéria escura?

CIÊNCIA

(dr) Colaboração TNG

Uma equipa internacional de cientistas tentou, pela primeira vez, perceber se a falta de antimatéria no Universo pode dever-se ao facto de esta interagir de forma diferente com a matéria escura.

Pode um mistério do Cosmos explicar um outro? A nova investigação, levada a cabo por cientistas do grupo de colaboração internacional Baryon Antibaryon Symmetry Experiment (BASE), quis responder a esta pergunta, tentando perceber se existe alguma relação entre matéria escura e antimatéria que possa explicar estes fenómenos.

A matéria escura e antimatéria representam dois grandes problemas para físicos e astrónomos que tentam perceber como é o que o Universo funciona a nível fundamental.

A nova investigação, cujos resultados foram esta semana publicados na revista científica Nature, não conseguiu determinar se há uma forma estranha pela qual a matéria e antimatéria interagem com a matéria escura que possa explicar os fenómenos – na prática, os cientistas não conseguiram encontrar a chave para explicar estas duas incógnitas.

Ainda assim, frisa a equipa, o procedimento experimental conseguiu estabelecer um novo limite superior para a eventual interacção entre a matéria escura e a antimatéria.

“Pela primeira vez, procuramos explicitamente a interacção entre matéria escura e antimatéria e, embora não tenhamos encontrado uma diferença [entre efeitos sobre matéria e antimatéria], estabelecemos um novo limite superior para a interacção potencial entre matéria escura e antimatéria”, declarou Christian Smorra, autor principal do estudo.

Os cientistas mediram uma propriedade do anti-protão chamada frequência de precessão de rotação, explicam os cientistas em comunicado.

Por norma, esta propriedade dever ser constante num determinado campo magnético e uma modulação nesta frequência pode ser explicada por um efeito mediado por partículas semelhantes aos axiões, que são hipotéticas particulares candidatas à matéria escura.

A solução para os dois enigmas do Universo não foi encontrada, mas a sua procura poderá agora ser refinada, tal como explicou Stefan Ulmer, porta-voz do projecto BASE.

“A partir de agora, planeamos melhorar ainda mais a precisão das nossas medições de frequência de precessão de rotação do anti-protão, permitindo estabelecer restrições cada vez mais rigorosas à invariância fundamental da carga, paridade e tempo, e fazer com que a procura pela matéria escura seja ainda mais sensível”, apontou, citado na mesma nota.

A investigação foi realizada pelo Laboratório de Simetrias Fundamentais de RIKEN, do Japão, em parceria com um grupo de trabalho PRISMA+ da Universidade de Johannes Gutenberg de Mainz, na Alemanha, que tem trabalhado de forma activa na procura de matéria escura. O procedimento foi levado a cabo no Centro Europeu de Pesquisa Nuclear (CERN), recorrendo ao Antiproton Decelerator (AD).

Matéria escura versus Antimatéria

Tanto a matéria escura como a antimatéria têm tirado o sono aos cientistas. O mundo em que vivemos é apenas feito de matéria, apesar de o Big Bang dever ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria.

Tal como explicam os cientistas, antimatéria é criada todos os dias em procedimentos experimentais e até mesmo em processos naturais, acabando, contudo, por ser aniquilada em colisões com a matéria “comum”. As previsões mostram que a compreensão do conteúdo da matéria do Universo é desactivada em nove ordens de magnitude, mas ninguém sabe porque é que existe esta assimetria.

No que toca à matéria escura, que compõe cerca de 80% de toda a matéria do Universo, o caso é outro – mas igualmente estranho. As observações astronómicas mostram que uma massa desconhecida está a influenciar as órbitas das estrelas nas galáxias, mas ninguém foi capaz de determinar as propriedades microscópicas exactas destas partículas.

Mais: só sabemos da existência da matéria escura devido ao efeito gravitacional que causa na matéria visível, denunciando assim o seu “rastro”.

Há alguns cientistas que defendem que a matéria escura é composta por uma partícula elementar hipotética – o axião – que desempenha um papel importante para explicar os misteriosos “buracos” no Modelo Padrão da Física de Partículas.

Para já, ambos os fenómenos ficam por resolver. Fica a esperança de no futuro, uma vez explicada uma eventual relação, se completar o puzzle do Cosmos.

A matéria escura pode ser mais antiga do que o Big Bang

A misteriosa matéria escura, que compõe cerca de 80% de toda a matéria do Universo, pode ser mais antiga do…

SA, ZAP //

Por SA
19 Novembro, 2019

 

2979: Nova partícula “fantasma” está a mudar o Universo, defende cientista

CIÊNCIA

(CC0/PD) insspirito / pixabay

Massimo Cerdonio, físico teorético da Universidade de Pádua, em Itália, afirma que uma partícula elementar hipotética, conhecida como axião, está a alterar a quantidade de matéria escura que existe no Universo.

Num novo estudo disponibilizado para pré-visualização no portal arXiv, Cerdonio explica que calculou o grau de mudança que tem que ocorrer nos campos quânticos para que existam alterações na matéria escura.

A matéria escura, recorde-se, compõe 80% do Cosmos. Contudo, pouco ou nada se sabe sobre este estranho tipo de matéria: aliás, os cientistas só sabem da sua existência devido ao efeito gravitacional que causa na matéria visível, que denuncia o seu “rastro”.

A nova investigação sustenta que, caso exista um novo campo quântico responsável pela mudança da matéria escura, isso significa que existe uma nova partícula no Universo, tal como escreve o jornal britânico Daily Star.

As alterações na matéria escura calculadas pelo cientista exigem uma certa quantidade de massa de partículas, que se revelou ser aproximadamente a mesma massa que possuiu a nova partícula, o axião.

Inicialmente, os físicos apontaram teoricamente o axião para resolver questões sobre a compreensão quântica da força nuclear forte. Acredita-se que esta partícula tenha surgido nas primeira etapas de formação da Terra, tendo estado em segundo plano enquanto outras forças e partículas controlavam o rumo do Universo, aponta Cerdonio.

Importa frisar que esta partícula nunca foi observada. Contudo, se os cálculo de Cerdonio estiverem correctos, estes significam que o axião está já por aí, preenchendo o Universo e os campos quânticos.

Cientistas do CERN podem ter descoberto nova “partícula fantasma”

Ainda não está confirmado, mas o Grande Colisionador de Hadrões pode ter detestado uma nova e inesperada partícula. Os teóricos…

ZAP // SputnikNews

Por ZAP
8 Novembro, 2019

 

2809: Teia oculta que envolve o Universo começou a ser mapeada

CIÊNCIA

(dr) Joshua Borrow using C-EAGLE
Simulação de um aglomerado massivo de galáxias, com filamentos

Depois de ter sido contada toda a matéria normal e luminosa existente nos lugares “óbvios” do Universo – como galáxias, aglomerados de galáxias e o meio intergaláctico – cerca de metade do Universo está em falta.

Cerca de 85% da matéria do Universo é composta por uma substância invisível conhecida como “matéria escura”, mas a verdade é que ainda não conseguimos encontrar toda a matéria normal. Este é o conhecido problema dos “bariões ausentes”, partículas que emitem ou absorvem luz (protões, neutrões ou electrões) que compõem a matéria que vemos à nossa volta.

Segundo Andreea Font, da Liverpool John Moores University, os cientistas desconfiam que os bariões ocultos estão escondidos em estruturas filamentosas que permeiam todo o Universo, também conhecidas como “teia cósmica“. No entanto, esta estrutura é ilusória e, até agora, só vimos vislumbres.

Agora, um novo estudo, publicado na Science no dia 4 de Outubro, oferece uma visão mais abrangente que nos permitirá ajudar a mapear a aparência desta teia.

Os cientistas acreditam que existe uma rede cósmica escura, feita de matéria escura, e uma rede cósmica luminosa, composta principalmente por gás hidrogénio. Aliás, acredita-se que 60% do hidrogénio criado durante o Big Bang reside nesses filamentos.

A rede de filamentos de gás também é conhecida como “meio intergaláctico quente-quente” (WHIM), porque é, aproximadamente, tão quente quanto o interior do sol. É provável que as galáxias se formem na intersecção de dois ou mais filamentos, onde a matéria é mais densa, com os filamentos a conectar todos os aglomerados de galáxias no Universo.

Até agora, não conseguimos detectar matéria escura, porque não emite nem absorve luz (e é por isso que não pode ser observada através de telescópios). Tal como esta misteriosa matéria, também os filamentos cósmicos da rede são muito difíceis de se observar, pois são muito difusos e não emitem luz suficiente para serem detectados.

Desde a previsão original, houve uma intensa busca pela teia cósmica. Um dos métodos utilizados baseia-se em observar os objectos brilhantes que ficam no fundo, ao longo da mesma linha de visão que um filamento de gás.

Os átomos de hidrogénio nos filamentos conseguem absorver a luz num comprimento de onda específico no ultravioleta e isso pode ser detectado como linhas de absorção na luz do objecto de fundo, quando dividido num espectro por comprimento de onda. O método foi aplicado usando quasares, objectos maciços e muito brilhantes a grandes distâncias.

Este novo estudo conseguiu detectar o gás de uma maneira totalmente nova, que permite imagens bidimensionais da rede cósmica. O objecto que os cientistas estudaram, chamado SSA22, é um proto-aglomerado, o que significa que é um aglomerado de galáxias na sua infância. Está muito mais distante – a sua luz viajou cerca de 12 mil milhões de anos para chegar até nós, o que significa que estamos a olhar para os estágios iniciais do Universo.

A investigação detectou 16 “galáxias sub-milimétricas” e oito poderosas fontes de raios-X, uma rara descoberta nesta época inicial. Os objectos fornecem uma quantidade abundante de radiação ionizante a todo o gás hidrogénio dos filamentos, o que faz emitir luz que podemos detectar – uma técnica muito mais promissora do que a absorção.

Outro mistério que este estudo ajuda a resolver é a formação de galáxias sub-milimétricas. A explicação mais amplamente aceite é que elas se formam como resultado da fusão de duas galáxias normais, formando uma galáxia maciça com o dobro da quantidade de luz. No entanto, simulações em computador mostram que estas galáxias podem crescer a partir do gás frio que entra na rede cósmica vizinha.

Este novo estudo abre caminho para um mapeamento bidimensional mais sistemático de filamentos de gás que pode contar-nos muito sobre todos os seus movimentos no Espaço, adianta a investigadora ao The Conversation.

ZAP //

Por ZAP
10 Outubro, 2019

 

2430: A matéria escura pode ser mais antiga do que o Big Bang

CIÊNCIA

ESA / XMM-Newton / J-T. Li (Universidade de Michigan) / SDSS

A misteriosa matéria escura, que compõe cerca de 80% de toda a matéria do Universo, pode ser mais antiga do que o Big Bang, sugere uma nova investigação levada a cabo por cientistas da Universidade Johns Hopkins, nos Estados Unidos.

Recorrendo a uma estrutura matemática simples, a equipa apresenta uma nova hipótese para o nascimento desta estranha e abundante matéria que intriga os cientistas, apontando ainda como identificá-la através de observações astronómicas.

“O estudo revelou uma nova conexão entre a Física de Partículas e a Astronomia. Se a matéria escura consiste em novas partículas que nasceram antes do Big Bang, estas afectam a forma como as galáxias são distribuídas no céu de uma forma única”, explicou Tommi Tenkanen, pós-doutorado em Física e Astronomia na universidade norte-americana e autor do estudo, citado em comunicado divulgado pelo portal Eureka Alert.

E acrescentou: “Esta conexão pode ser utilizada para revelar a sua identidade e para também retirar conclusões sobre os tempos anteriores ao Big Bang”.

Pouco se sabe sobre a matéria escura. Aliás, os cientistas só sabem da sua existência devido ao efeito gravitacional que causa na matéria visível, denunciando assim o seu “rastro”. Ainda assim, a comunidade científica conseguiu demonstrar que esta matéria desempenha um papel crucial para a formação de galáxias.

Durante muito tempo, os cientistas defenderam que a matéria escura deveria ser uma substância remanescente do Big Bang. Contudo, nenhuma matéria escura foi encontrada até então, apesar das inúmeras investigações levadas a cabo.

Partindo deste facto, os cientistas sustentam na nova investigação, cujos resultados foram esta semana publicados na revista científica especializada Physical Review Letters, que a matéria escura podia já existir antes do grande fenómeno de expansão do Universo.

“Se a matéria escura fosse realmente um remanescente do Big Bang, em muitos casos os cientistas deviam já ter encontrado um sinal directo da matéria escura em diferentes procedimentos experimentais da Física de Partículas”, sustenta Tenkanen.

“Não sabemos o que é a matéria escura, mas se tem algo a ver com partículas escalares (representadas na distribuição espacial de uma magnitude), esta matéria pode ser mais antiga do que o Big Bang. Com o cenário matemático proposto, não precisamos assumir novos tipos de interacções entre matéria visível e escura além da gravidade, uma vez que já sabemos que está lá”.

A ideia de que a matéria escura pode ser mais antiga do que o Big Bang não é nova. No entanto, os cientistas que estudaram a hipótese antes não conseguiram realizar os cálculos para apoiar a teoria. A publicação frisa mesmo que os cientistas sempre negligenciaram o cenário matemático mais simples possível para encontrar as origens da matéria escura.

O mesmo estudo também sugere uma nova forma para testar a origem da matéria escura: observar as assinaturas que esta deixa na distribuição da matéria no Universo.

“Embora este tipo de matéria escura seja muito difícil de ser encontrado em procedimentos com partículas, esta pode revelar a sua presença em observações astronómicas. Em breve, vamos saber mais sobre a origem da matéria escura quando o satélite Euclid for lançado em 2022. Será muito emocionante ver o que revelará sobre a matéria escura e se as suas descobertas podem ser utilizadas para atingir o pico do tempo antes do Big Bang”.

SA, ZAP //

Por SA
10 Agosto, 2019

 

2330: Afinal, a descoberta de galáxias sem matéria escura não terá passado de um erro humano

P. van Dokkum / ESA / NASA

O mistério aumentou no início do ano com a descoberta do que parecia provar a existência de galáxias antigas “impossíveis”, uma vez que, aparentemente, não tinham nenhuma matéria escura.

No modelo actual da formação de galáxias, é impossível encontrar estes aglomerados estelares sem matéria escura, já que esta estranha forma de matéria é fundamental para produzir o colapso do gás que forma as estrelas.

Em 2018, um estudo anunciava a descoberta de uma galáxia sem matéria escura. Tratava-se da NGC1052-DF2, que tem mais ou menos o tamanho da Via Láctea. Já em Abril deste ano, os astrónomos encontraram uma segunda galáxia sem matéria escura chamada NGC 1052-DF4.

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.

Mas, agora, os astrónomos têm outras ideias. De acordo com novos cálculos de distância, a galáxia DF4 é muito mais próxima do que as medidas iniciais sugeridas, o que altera tanto a massa da galáxia como um todo como a proporção da massa que poderia ser matéria normal. Com base na nova medida, ela parece uma galáxia comum.

No mês passado, uma equipa diferente de astrónomos lançou uma “bomba”: recalcularam a distância até o DF2 e descobriram que não estavam a 64 milhões de anos-luz de distância, como encontrado anteriormente. Em vez disso, eram apenas 42 milhões de anos-luz da Terra.

Agora os astrofísicos Ignacio Trujillo e Matteo Monelli, do Instituto de Astrofísica das Canárias, aplicaram as suas técnicas à DF4 e tiveram um resultado semelhante. As conclusões foram aceites pela revista The Astrophysical Journal Letters e estão disponíveis no arXiv.

Ao Science Alert, Trujillo disse que a descoberta inicial do DF2 despertou o seu interesse. Não foi apenas a suposta falta de matéria escura que o intrigou, mas os aglomerados globulares. Estes são grandes aglomerados de estrelas que orbitam centros galácticos e são vistos em todos os tipos de galáxias.

“Todas as galáxias que conhecemos, portanto a nossa galáxia, a galáxia de Andrómeda, galáxias anãs e assim por diante, têm uma população de aglomerados globulares que são mais ou menos os mesmos“, disse Trujillo.

Mas os aglomerados globulares do DF2 eram incrivelmente grandes e incrivelmente brilhantes. Então, elaborou um cálculo rápido: a que distância os aglomerados globulares do DF2 precisariam ter luminosidade normal? E que distância para o tamanho normal?

Em dois cálculos separados e independentes, essa distância era de 42 milhões de anos-luz. O próximo passo foi medir a distância. Usando cinco métodos de medição diferentes, a distância foi sempre a mesma: 42 milhões de anos-luz.

“Então eles relataram outro ainda mais extremo”, disse Trujillo. “Me chamou a atenção que estava exactamente no mesmo campo de visão. Então eu digo, oh, talvez eles estejam cometendo exactamente o mesmo erro.”

O problema, diz Trujillo, é que ambas as galáxias são pequenas, mas a calibração de medição de distância que a equipa de Yale usou baseou-se em galáxias muito massivas e pouco adequada para DF2 e DF4.

Além disso, a equipe de Trujillo descobriu que, neste campo de visão específico, existem dois grupos de galáxias. Um deles está a uma distância de cerca de 65 milhões de anos-luz. Este é o grupo ao qual DF2 e DF4 originalmente pertenceram. O outro, no entanto, está mais próximo: 44 milhões de anos-luz. É possível que as duas galáxias estejam associadas ao grupo errado.

Esta distância mais próxima significaria que as duas galáxias teriam menos massa e a proporção de matéria normal é menor. Com a maioria das galáxias, objectos como aglomerados globulares orbitam mais rápido do que deveriam com base na massa que podemos detectar directamente. Alguma massa indetectável está a gerar mais gravidade do que podemos considerar com matéria normal. Essa massa indetectável é o que se chama de matéria escura.

A uma distância maior, a luminosidade das galáxias implicava que havia massa de matéria normal suficiente para produzir essas órbitas.

Trujillo notou que, com a DF4, era ainda mais estranho. “A galáxia é tão exótica que, mesmo com as estrelas sozinhas, são incapazes de explicar a dinâmica”, disse. “É tão artificialmente baixo, a dinâmica é tão baixa, as velocidades, que tem que ser ainda maior com as estrelas que afirmam ter. De alguma forma, para explicar o que têm, precisariam de algum tipo de anti-gravidade, algo extremamente, extremamente estranho”.

Mas o facto de a galáxia estar simplesmente mais próxima de nós acaba por resolver a estranheza. Os cosmologistas acham que as galáxias começam as suas vidas como uma gota de matéria escura, de modo que as galáxias de vida longa sem matéria escura exigiriam um novo modelo de formação de galáxias.

Em poucos meses, dados muito mais profundos do Telescópio Espacial Hubble estarão disponíveis, permitindo que ambas as equipas revejam as suas descobertas mais uma vez. E embora Trujillo acredite que as medições de distância feitas pela equipe de Yale estejam incorrectas porque a calibração estava errada, o cientista também acredita que há a possibilidade de alguma estranheza.

ZAP //

Por ZAP
18 Julho, 2019

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2293: Cientistas querem abrir “um portal para o mundo paralelo”

CIÊNCIA

Chingster23 / Flickr

A física Leah Broussard, do Laboratório Nacional de Oak Ridge, no estado norte-americano do Tennessee, prepara-se para demonstrar a existência de um “universo espelho” composto por um material semelhante ao do nosso mundo.

A informação foi avançada pela especialista em declarações à cadeia televisiva NBC. De acordo com Broussard, o “universo espelho”, que deverá ser testado este verão, é composto por um tipo de matéria escura, a misteriosa matéria que ocupa cerca de 85% do Universo e não pode ser observada excepto através da sua influência gravitacional.

“[O “universo espelho”] manifesta-se como uma cópia perfeita de partículas e interacções do Modelo Padrão de tal forma que a paridade e a inversão do tempo são simetrias exactas (…) [este universo] interage muito fracamente com o nosso Universo conhecido, principalmente do ponto de vista gravitacional”, pode ler-se num estudo publicado no arXiv.org em 2017 por uma equipa de cientistas liderados por Broussard.

No entanto, a física acredita que a matéria escura pode ser detectada se um feixe de partículas subatómicas acelerado com um íman poderoso colidir com uma parede impenetrável – e é exactamente esta experiência que vai levar agora levar a cabo.

Se a teoria da “matéria-espelho” estiver correta, algumas desta partículas vão tornar-se “imagens espelhadas” de si mesmas e continuarão o seu movimento para trás da barreira. “Este é um experimento experimental bastante simples que improvisamos com peças que descobrimos, usando os equipamentos e recursos que já tínhamos disponíveis”.

Apesar da sua simplicidades, a experiência – que os média rotularam já como uma tentativa de “abrir um portal para o mundo paralelo” – pode refutar a visão existente sobre o mundo criado pela Física convencional. “Se descobrirmos algo novo deste género, o jogo muda completamente”, assegurou a cientista.

A cientista não acredita, contudo, que seja possível encontrar vida inteligente no “universo paralelo”. Ainda assim, Broussard não duvida que o “universo-espelho” seja tão complexo quanto o nosso. “É improvável que na matéria escura existam pessoas (…) mas é muito provável que a matéria escura seja tão rica quanto a nossa“, assume Broussard.

ZAP //

Por ZAP
9 Julho, 2019

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2260: De olhos postos na matéria escura, Portugal junta-se a oito países para construir observatório de raios gama nos Andes

CIÊNCIA

Hugo Ortuño Suárez / Flickr

Portugal e mais oito países juntam-se a partir desta segunda-feira numa colaboração internacional para construir um observatório de raios gama na região dos Andes, para procurar sinais de matéria escura no centro da Via Láctea. O projecto deverá estar a funcionar dentro de 8 a 10 anos.

O anúncio foi feito em comunicado pelo Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), que representa a participação portuguesa.

Além do LIP, estão envolvidos mais 37 institutos de investigação, oriundos da Alemanha, Argentina, Brasil, Estados Unidos, Itália, México, Reino Unido e República Checa. A concretizar-se a sua construção, será o primeiro observatório de raios gama no hemisfério sul. Já existe um do género, mas no hemisfério norte, no México.

Em declarações à Lusa, o presidente do LIP, Mário Pimenta, disse que o projecto da infraestrutura será concluído em 2022 para que o consórcio possa avançar com candidaturas a financiamento para a obra, que demorará cinco anos.

Mário Pimenta estima em pelo menos 50 milhões de euros o custo da construção do observatório, que incluirá vários tanques de água colocados a uma altitude superior a 4.400 metros para detectar partículas de alta energia através da sua interacção com a água.

O presidente do LIP espera que, angariadas as verbas, o observatório de raios gama no hemisfério sul (SWGO) possa estar a funcionar num prazo de oito a dez anos.

O SWGO servirá para detectar raios gama de energia mais alta, “partículas de luz biliões de vezes mais energéticas do que a luz visível”, permitindo aos físicos descortinarem a origem dos raios cósmicos de alta energia e procurarem partículas de matéria escura e desvios em relação à Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, refere o comunicado do LIP.

Segundo o Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas, o “campo de visão amplo do SWGO torna-o ideal” para procurar emissões de raios gama “vindas de regiões extensas do céu, como as chamadas bolhas de Fermi”, estruturas com dimensões comparáveis à Via Láctea e “ricas em matéria escura”, bem como “fenómenos inesperados”, como a fusão de duas estrelas de neutrões, que dá origem a um buraco negro (região de onde nem a luz escapa).

O LIP destaca que a localização do SWGO, no hemisfério sul, possibilitará “observar directamente a região mais interessante da Via Láctea”, o seu centro, que tem um buraco negro quatro milhões de vezes “mais pesado” do que o Sol.

O SWGO parte das experiências feitas com o observatório no México, o HAWC, que detecta, a elevada altitude, “os chuveiros de partículas produzidos pelos raios gama primários que atingem a atmosfera”, mas também irá explorar “novas tecnologias que permitam aumentar a sensibilidade e baixar o limiar de energia do detector”.

Realçando a importância do SWGO, o LIP assinala que o estudo das emissões de raios gama de muita alta energia, que podem durar segundos ou dias, requer a observação contínua de “grandes porções do céu, sensíveis às energias acima do alcance” das observações por satélite e um trabalho em conjunto com outros observatórios, de fotões, neutrinos e ondas gravitacionais.

O Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas lembra que a detecção directa dos raios gama primários só pode ser feita com telescópios espaciais, como o Fermi, mas a tecnologia usada é mais onerosa, limitando o tamanho dos detectores e a sua sensibilidade.

Telescópios terrestres como os de Cherenkov permitem detectar, igualmente, raios gama de alta energia, mas, ao contrário do observatório SWGO proposto, têm “tempos de observação e campos de visão limitados”, apesar de “muito precisos”. Um desses telescópios está instalado na ilha espanhola de La Palma, nas Canárias.

ZAP // Lusa

Por ZAP
1 Julho, 2019

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