Quasares e a descoberta de pequenos aglomerados matéria escura

abril 01, 2020

Quasares e a descoberta de pequenos aglomerados matéria escura

Créditos: NASA, ESA, A. Nierenber (JPL) e T. Treu e D. Gilman (UCLA)

"Quasares são postes cósmicos extremamente distantes produzidos por buracos negros ativos."

"Cada um desses instantâneos feito pelo Telescópio Espacial Hubble revela quatro imagens distorcidas de um quasar e de sua galáxia hospedeira em torno do núcleo central de uma galáxia massiva em primeiro plano.

A gravidade da galáxia que está em primeiro plano distorce a luz do quasar como uma lupa em um efeito chamado lente gravitacional.

Os astrônomos usaram esse efeito de lente gravitacional para detectar os menores aglomerados de matéria escura já encontrados. Os aglomerados estão localizados ao logo da linha de visão do telescópio até os quasares, bem como dentro e ao redor das galáxias de primeiro plano.

A presença das concentrações de matéria escura altera o brilho e a posição aparente de cada imagem distorcida do quasar.
.
Usando o Hubble e uma nova técnica de observação, os astrônomos descobriram que a matéria escura forma aglomerados muitos menores do que se sabia anteriormente.

Esse resultado confirma uma das previsões fundamentais da teoria da "matéria escura fria" amplamente aceita. Toda as galáxias, de acordo com essa teoria, formam e estão embutidas nas nuvens de matéria escura.

A própria matéria escura consiste em partículas lentas ou "frias" que se juntam para formar estruturas que variam de centenas de milhares de vezes a massa da Via Láctea a aglomerados não mais massivos que o peso de um avião comercial. (Nesse contexto, "frio" refere-se à velocidade das partículas).

A matéria escura é uma forma invisível de matéria que compões a maior parte da massa do universo e cria os andaimes sobre os quais as galáxias são construídas. A observação do Hubble fornece novas idéias sobre a natureza da matéria escura e como ela se comporta.

Embora os astrônomo não possam ver a matéria escura, eles podem detectar sua presença indiretamente, medindo como sua gravidade afeta estrelas e galáxias.

Embora concentrações de matéria escura tenham sido detectadas em torno de galáxias grandes e médias, grupos muito menores de matéria escura não tinham sido encontrados até agora.

"A matéria escura é mais fria do que sabíamos em escalas menores" disse Anna Nierenberg, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, Califórnia, líder da pesquisa Hubble.

Os pesquisadores usaram a câmera de campo amplo Hubble 3 para capturar a luz infravermelha próxima de cada quasar e dispersá-la em suas cores para estudo com espectroscopia. Emissões únicas dos quasares de fundo são mais vistas na luz infravermelha.

As lentes gravitacionais foram descobertas examinando pesquisas terrestres, como o Sloan Digital Sky Survey e o Dark Energy Survey, que fornecem os mapas tridimensionais mais detalhados do universo já feitos.

Os quasares estão localizados a aproximadamente 10 bilhões de anos-luz da Terra; as galáxias em primeiro plano, cerca de 2 bilhões de anos-luz. No entanto, o tipo de partícula que compõe a matéria escura ainda é um mistério.

A Wide Field Camera 3 do Hubble capturou a luz infravermelha próxima de cada quasar e a dispersou em suas cores componentes para estudo com espectroscopia. As imagens foram tiradas entre 2015 e 2018.

"É incrível que, após 30 anos de operação, o Hubble permita visões de ponta da física fundamental e da natureza do universo com que nem sonhamos quando o telescópio foi lançado.", disse Treu.

O número de pequenas estruturas detectadas no estudo oferece mais pistas sobre a natureza da matéria escura. "As propriedades das partículas da matéria escura afetam quantos aglomerados se formam", explicou Nierenberg. "Isso significa que você pode aprender a física das partículas da matéria escura contando o número de pequenos aglomerados".

Os astrônomos poderão realizar estudos de acompanhamento da matéria escura usando telescópios espaciais da NASA, como o Telescópio Espacial James Webb e o Telescópio de Pesquisa por Infravermelho de Campo Largo (WFIRST), ambos observatórios de infravermelho."

Crédito de imagem: NASA, ESA e D. Player (STScI)

"Este gráfico ilustra como um quasar distante (uma região extremamente brilhante no centro de algumas galáxias distantes), é alterado por uma galáxia maciça em primeiro plano. A poderosa gravidade da galáxia distorce e amplia a luz do quasar, produzindo quatro imagens distorcidas do quasar.

A matéria escura é uma substância invisível que compõe a maior parte da massa do universo e cria os andaimes sobre os quais as galáxias são construídas.

Imagens quádruplas de um quasar é raro porque o quasar de fundo e a galáxia em primeiro plano precisam estar em um alinhamento quase perfeito."

Fonte: NASA/JPL (Laboratório de Propulsão a Jato)
Créditos de imagem e texto: NASA, ESA, A. Nierenber (JPL) e T. Treu e D. Gilman (UCLA)
Créditos da ilustração: NASA, ESA e D. Player (STScI)
https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA23410
https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA23641

Nota: O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Européia). O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, gerencia o telescópio.

O Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STScI), em Baltimore, Maryland, conduz as operações científicas do Hubble. O STScI é operado para a NASA pela Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia em Washington, DC.

Veja também: