2331: 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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1800: Astrónomos encontraram a segunda galáxia-fantasma sem matéria escura

P. van Dokkum / ESA / NASA

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ZAP // Science Alert

Por ZAP
3 Abril, 2019

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