Cientistas produziram o mapa mais detalhado já criado da matéria escura que permeia o Universo, revelando como ela influenciou a formação de estrelas, galáxias e planetas.
A pesquisa, que inclui astrônomos da Universidade de Durham no Reino Unido, proporciona novos insights sobre como essa substância invisível ajudou a agrupar a matéria comum, formando galáxias como a Via Láctea e, eventualmente, planetas como a Terra.
As descobertas são baseadas em novas observações do Telescópio Espacial James Webb (Webb) da NASA e foram publicadas na revista Nature Astronomy.
O estudo internacional foi liderado em conjunto pela Universidade de Durham, pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL) e pela École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), na Suíça.
Como a Matéria Escura Moldou o Universo que Vemos Hoje
O mapa recém-criado confirma estudos anteriores, ao mesmo tempo em que revela detalhes mais finos sobre a relação entre a matéria escura e a matéria normal que compõe tudo que podemos ver, tocar e interagir.
No início do Universo, tanto a matéria escura quanto a matéria comum provavelmente estavam dispersas de maneira tênue pelo espaço. Cientistas acreditam que a matéria escura começou a se agrupar primeiro. Sua gravidade, então, atraiu a matéria normal, criando regiões densas onde as estrelas e as galáxias puderam começar a se formar.
Esse processo definiu o padrão geral de como as galáxias estão distribuídas pelo Universo hoje. Ao permitir que galáxias e estrelas se formassem mais cedo do que teriam feito de outra forma, a matéria escura também ajudou a criar as condições necessárias para que os planetas se desenvolvessem. Sem essa influência inicial, os elementos necessários para a vida talvez nunca tivessem se formado em nossa galáxia.
O coautor principal da pesquisa, Dr. Gavin Leroy, do Instituto de Cosmologia Computacional, Departamento de Física, da Universidade de Durham, disse: “Ao revelar a matéria escura com uma precisão sem precedentes, nosso mapa mostra como um componente invisível do Universo estruturou a matéria visível a ponto de possibilitar o surgimento de galáxias, estrelas e, em última análise, da própria vida.”
“Este mapa revela o papel invisível, mas essencial, da matéria escura, o verdadeiro arquiteto do Universo, que gradualmente organiza as estruturas que observamos através de nossos telescópios.”
Detectando o Invisível Através da Gravidade
A matéria escura não pode ser vista diretamente, pois não emite, reflete, absorve ou bloqueia a luz. Ela também se move através da matéria comum sem interagir com ela, semelhante a um fantasma.
Seu presente é detectado por meio da gravidade. O novo mapa mostra esse efeito com mais clareza do que nunca. Uma evidência chave é a proximidade com que os mapas de matéria escura se alinham com os mapas de matéria normal.
De acordo com os pesquisadores, as observações do Webb mostram que esse alinhamento não é acidental. Em vez disso, reflete o puxão gravitacional da matéria escura atraindo a matéria normal ao longo da história do Universo.
O coautor da pesquisa, Professor Richard Massey, do Instituto de Cosmologia Computacional, Departamento de Física, da Universidade de Durham, disse: “Onde você encontra matéria normal no Universo hoje, você também encontra matéria escura.”
“Bilhões de partículas de matéria escura passam pelo seu corpo a cada segundo. Não há perigo; elas não nos percebem e continuam seu caminho.”
“Mas toda a nuvem de matéria escura ao redor da Via Láctea tem gravidade suficiente para manter toda a nossa galáxia unida. Sem a matéria escura, a Via Láctea se despedaçaria.”
A Profunda Visão do Cosmos pelo Webb
O mapa cobre uma região do céu que é cerca de 2,5 vezes o tamanho da Lua cheia, localizada na constelação Sextans.
Webb observou essa área por aproximadamente 255 horas e identificou quase 800.000 galáxias, muitas delas vistas pela primeira vez. Para localizar a matéria escura, a equipe mediu como sua massa curva o espaço, que, por sua vez, curva a luz que viaja até a Terra a partir de galáxias distantes – como se essa luz tivesse passado por uma janela distorcida.
O mapa resultante inclui aproximadamente dez vezes mais galáxias do que os mapas anteriores feitos a partir da superfície da Terra e o dobro do número daqueles produzidos pelo Telescópio Espacial Hubble. Ele revela novas concentrações de matéria escura e fornece uma visão muito mais nítida de áreas previamente observadas pelo Hubble.
A coautora principal da pesquisa, Dr. Diana Scognamiglio, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, disse: “Este é o maior mapa de matéria escura que já fizemos com o Webb, e é duas vezes mais nítido do que qualquer mapa de matéria escura feito por outros observatórios.”
“Antes, estávamos olhando para uma imagem borrada da matéria escura. Agora estamos vendo a estrutura invisível do Universo em detalhes impressionantes, graças à incrível resolução do Webb.”
Instrumentos e Explorações Futuras
Para melhorar as medições de distância para muitas das galáxias no mapa, a equipe de pesquisa usou o Instrumento de Meio Infravermelho (MIRI) do Webb.
O Centro de Astronomia Extragaláctica da Universidade de Durham contribuiu para o desenvolvimento do MIRI, que foi projetado e gerenciado durante o lançamento pelo JPL. O instrumento é especialmente eficaz na detecção de galáxias escondidas atrás de densas nuvens de poeira cósmica.
A equipe planeja expandir seu trabalho mapeando a matéria escura por todo o Universo usando o telescópio Euclid da Agência Espacial Europeia (ESA) e o futuro Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA. Essas observações futuras ajudarão os cientistas a entender melhor as propriedades básicas da matéria escura e como ela pode ter evoluído ao longo do tempo cósmico.
A região do céu analisada neste estudo servirá como ponto de referência, permitindo que mapas futuros de matéria escura sejam comparados e refinados com maior precisão.
A pesquisa mais recente foi financiada pela NASA, pelo RCUK/Conselho de Pesquisa em Ciência e Tecnologia (STFC), pela Secretaria de Estado da Suíça para Educação, Pesquisa e Inovação (SERI), pelo RCUK/STFC Centro de Laser Central no Laboratório Rutherford Appleton da STFC e pelo Centro Nacional de Estudos Espaciais.
