Novas evidências para a matéria escura a fazem ainda mais exótica

Mapa da matéria escura da região pesquisada pelo KIDS survey (região G12). Créditos: KIDS survey.

Aglomerados de galáxias são as maiores estruturas conhecidas do Universo, contendo milhares de galáxias e gás quente. Mas mais importante, eles contém a misteriosa matéria escura, a qual contabiliza 27% do total de matéria e energia do Universo. Modelos atuais da matéria escura preveem que os aglomerados de galáxias possuem núcleos muito densos, e esses núcleos contêm uma galáxia extremamente massiva que nunca sai de lá.

Mas após estudar dez aglomerados de galáxias, David Harvey do Laboratório de Astrofísica do EPFL (École polytechnique fedérale de Lousanne) e seus colegas na França e Reino Unido descobriram que a densidade é bem menor do que previsto, e que a galáxia massiva no centro, na verdade, se move.

Todo aglomerado de galáxias contém uma galáxia que é mais brilhante que as demais, apropriadamente denominada "galáxia mais brilhante do aglomerado" ou BCG na sigla em inglês (brightest cluster galaxy). Evidências recentes de simulações de matéria escura exótica e fora do padrão mostra que as BCGs oscilam mesmo após o aglomerado de galáxias ter acalmado. Essa é a oscilação residual proveniente de fusões massivas entre aglomerados de galáxias.

Os pesquisadores compararam suas observações com as previsões do conjunto BAHAMAS de simulações cosmológicas hidrodinâmicas, concluindo que elas não combinam entre si. De acordo com o modelo padrão da matéria escura (chamado "matéria escura fria"), essa oscilação não existe por causa da enorme densidade de matéria escura que a mantém rigidamente presa no centro do aglomerado de galáxias. Portanto, esse desacordo entre os modelos sugere a existência de uma física ainda não compreendida que não foi levada em conta.

O aglomerado de galáxias que os astrônomos estudaram também atua como uma forte lente gravitacional: ele é tão massivo que deforma o espaço-tempo o suficiente para distorcer a luz que passa por ele, como uma lente. Como resultado, ela pode ser usada para fazer um mapa da matéria escura, analisando onde está seu centro e então observando como a BCG oscila ao redor dele.

"Nós descobrimos que as BCGs "patinam" sobre do fundo dos halos", disse David Harvey. "Isso indica que, ao invés de uma densa região no centro do aglomerado de galáxias, há uma densidade central muito mais rasa - um sinal impressionante das formas exóticas de matéria escura bem no coração do aglomerado de galáxias." A oscilação também mostra que as BCGs não podem coincidir exatamente com o halo do aglomerado (halos são as regiões com geralmente menor densidade de matéria de um aglomerado), significando que certos modelos de aglomerados precisam ser ajustados.

Os cientistas irão estender seu estudo com pesquisas mais abrangentes de aglomerados de galáxias como o Euclid. Eles esperam que isso irá fornecer uma confirmação para suas descobertas, mas também para determinar se as oscilações das BCGs ocorrem por conta de uma física estranha ou por um fenômeno astrofísico desconhecido.

Fonte: Phys.org