Todo mundo sabe que galáxias são enormes coleções de estrelas. Uma única galáxia pode conter centenas de bilhões deles. Mas há um tipo de galáxia que não tem estrelas. Isso mesmo: zero estrelas.
Essas galáxias são chamadas galáxias escuras ou galáxias da matéria escura. E ao invés de consistir em estrelas, elas consistem principalmente de Matéria Negra. A teoria prevê que deve haver muitas dessas galáxias escuras anãs no halo em torno das galáxias "regulares", mas encontrá-las tem sido difícil.
Agora, em um novo artigo a ser publicado no Astrophysical Journal, Yashar Hezaveh, da Universidade de Stanford, na Califórnia, e sua equipe de colegas, anunciam a descoberta de um desses objetos. A equipe usou recursos aprimorados do Atacamas Large Millimeter Array para examinar um anel de Einstein, assim nomeado porque a Teoria da Relatividade Geral de Einstein previu o fenômeno muito antes de ser observado.
Um anel de Einstein é quando a gravidade maciça de um objeto próximo distorce a luz de um objeto muito mais distante. Eles operam como as lentes de um telescópio, ou até mesmo um par de óculos. A massa do vidro na lente direciona a luz recebida de forma que os objetos distantes sejam ampliados.
Os anéis de Einstein e as lentes gravitacionais permitem que os astrônomos estudem objetos extremamente distantes, olhando-os através de uma lente de gravidade. Mas eles também permitem que os astrônomos aprendam mais sobre a galáxia que está atuando como lente, e foi o que aconteceu neste caso.
Se uma lente de vidro tivesse pequenas manchas de água, essas manchas adicionariam uma pequena distorção à imagem. Foi o que aconteceu neste caso, exceto que, em vez de gotas microscópicas de água nas lentes, as distorções foram causadas por pequenas galáxias anãs consistindo de matéria escura. “Podemos encontrar esses objetos invisíveis da mesma maneira que você pode ver gotas de chuva em uma janela. Você sabe que eles estão lá porque distorcem a imagem dos objetos de fundo ”, explicou Hezaveh. A diferença é que a água distorce a luz pela refração, enquanto a matéria distorce a luz pela gravidade.
À medida que a instalação do ALMA aumentava sua resolução, os astrônomos estudavam diferentes objetos astronômicos para testar suas capacidades. Um desses objetos era o SDP81, a lente gravitacional da imagem acima. Enquanto examinavam a galáxia mais distante sendo lente pelo SDP81, eles descobriram distorções menores no anel da galáxia distante. Hezaveh e sua equipe concluem que essas distorções sinalizam a presença de uma galáxia escura anã.
Mas por que isso tudo importa? Porque existe um problema no universo, ou pelo menos em nossa compreensão dele; um problema de falta de massa.
Nossa compreensão da formação da estrutura do Universo é bastante sólida, pelo menos em escala maior. As previsões baseadas neste modelo estão de acordo com as observações do Cosmic Microwave Background (CMB) e do agrupamento de galáxias. Mas nosso entendimento se quebra um pouco quando se trata da estrutura de menor escala do Universo.
Um exemplo de nossa falta de entendimento nessa área é o que é conhecido como o Problema do Satélite Perdido. A teoria prevê que deve haver uma grande população do que é chamado de objetos sub-halo no halo da matéria escura ao redor das galáxias. Esses objetos podem variar de coisas tão grandes quanto as nuvens de Magalhães até objetos muito menores. Nas observações do Grupo Local, há um déficit pronunciado desses objetos, na ordem de 10, quando comparado às previsões teóricas.
Como não os encontramos, uma das duas coisas precisa acontecer: ou melhoramos em encontrá-las ou modificamos nossa teoria. Mas parece um pouco cedo para modificar nossas teorias da estrutura do Universo, porque não encontramos algo que, por sua própria natureza, seja difícil de encontrar. É por isso que este anúncio é tão importante.
A observação e identificação de uma dessas galáxias escuras anãs deve abrir as portas para mais. Mais uma vez, podemos começar a construir um modelo de sua população e distribuição. Portanto, se no futuro mais dessas galáxias escuras anãs forem encontradas, isso gradualmente confirmará nossa compreensão abrangente da formação e estrutura do Universo. E isso significa que estamos no caminho certo quando se trata de entender o papel da Dark Matter no Universo. Se não conseguirmos encontrá-los, e o que estiver ligado ao halo do SDP81 for uma anomalia, então voltaremos à prancheta, teoricamente.
Foram necessários muitos cavalos de potência para detectar o Dwarf Dark Galaxy ligado ao SDP81. Anéis de Einstein, como o SDP81, precisam ter uma massa enorme para exercer um efeito de lente gravitacional, enquanto as galáxias escuras dos anões são pequenas em comparação. É um problema clássico de "agulha no palheiro", e Hezaveh e sua equipe precisavam de um enorme poder computacional para analisar os dados do ALMA.
Esperamos que o ALMA e a metodologia desenvolvida por Hezaveh e equipe possam lançar mais luz sobre as galáxias escuras dos anões no futuro. A equipe acha que o ALMA tem um grande potencial para descobrir mais desses objetos de halo, o que por sua vez deve melhorar nossa compreensão da estrutura do Universo. Como se costuma dizer na conclusão de seu trabalho, "... as observações do ALMA têm o potencial de melhorar significativamente nosso entendimento da abundância de subestrutura da matéria escura".
