Na década de 1960, os astrônomos começaram a notar que o Universo parecia estar perdendo alguma massa. Entre as observações contínuas do cosmos e a Teoria da Relatividade Geral, eles determinaram que grande parte da massa do Universo deveria ser invisível. Mas, mesmo após a inclusão dessa "matéria escura", os astrônomos ainda poderiam representar apenas dois terços de toda a matéria visível (também conhecida como bariônica).
Isso deu origem ao que os astrofísicos chamaram de "problema do bárion ausente". Mas, finalmente, os cientistas descobriram o que pode muito bem ser a última matéria normal que falta no Universo. De acordo com um estudo recente de uma equipe de cientistas internacionais, essa matéria em falta consiste em filamentos de gás oxigênio altamente ionizado que se encontram no espaço entre galáxias.
O estudo, intitulado "Observações dos bárions ausentes no meio intergalático quente-quente", apareceu recentemente na revista científica Natureza. O estudo foi liderado por Fabrizio Nicastro, pesquisador do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) de Roma, e incluiu membros do Instituto de Pesquisa Espacial SRON da Holanda, do Centro de Astrofísica Harvard – Smithsonian (CfA), do Instituto de Astronomia da Universidade Nacional Autônomo do México, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica e Eletrônica, Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) e várias universidades.
Para o estudo, a equipe consultou dados de uma série de instrumentos para examinar o espaço próximo a um quasar chamado 1ES 1553. Os quasares são galáxias extremamente maciças com Núcleos Galácticos Ativos (AGN) que emitem enormes quantidades de energia. Essa energia é o resultado do acúmulo de gás e poeira nos buracos negros supermassivos (SMBHs) no centro de suas galáxias, o que resulta nos buracos negros emitindo radiação e jatos de partículas superaquecidas.
No passado, os pesquisadores acreditavam que, da matéria normal do Universo, cerca de 10% estavam ligados a galáxias, enquanto 60% existiam em nuvens difusas de gás que preenchem os vastos espaços entre as galáxias. No entanto, isso ainda deixou 30% da matéria normal desaparecida. Este estudo, que foi o culminar de uma pesquisa de 20 anos, procurou determinar se os últimos bárions também poderiam ser encontrados no espaço intergaláctico.
Essa teoria foi sugerida por Charles Danforth, pesquisador associado da CU Boulder e co-autor deste estudo, em um artigo de 2012 publicado em O Jornal Astrofísico - intitulado "O Censo de Baryon em um Meio Intergalático Multifásico: 30% dos Baryons Ainda Podem Faltar". Nele, Danforth sugeriu que os bárions ausentes provavelmente seriam encontrados no meio intergaláctico quente-quente (WHIM), um padrão semelhante a uma teia no espaço que existe entre galáxias.
Como Michael Shull - professor de Ciências Astrofísicas e Planetárias da Universidade do Colorado Boulder e um dos co-autores do estudo - indicou, esse terreno selvagem parecia o lugar perfeito para se olhar. “Foi aqui que a natureza se tornou muito perversa ," ele disse. "Este meio intergalático contém filamentos de gás a temperaturas de alguns milhares de graus a alguns milhões de graus".
Para testar essa teoria, a equipe usou dados do Espectrógrafo de Origens Cósmicas (COS) no Telescópio Espacial Hubble para examinar o WHIM perto do quasar 1ES 1553. Eles então usaram a Missão de Multi-Espelho de Raios-X da Agência Espacial Européia (ESA) ( XMM-Newton) para procurar mais de perto os sinais dos bárions, que apareciam na forma de jatos altamente ionizados de oxigênio oxigênio aquecidos a temperaturas de cerca de 1 milhão ° C (1,8 milhão ° F).
Primeiro, os pesquisadores usaram o COS no Telescópio Espacial Hubble para ter uma idéia de onde eles poderiam encontrar os bárions ausentes no WHIM. Em seguida, eles se dirigiram àqueles bariões usando o satélite XMM-Newton. Nas densidades registradas, a equipe concluiu que, quando extrapolado para todo o Universo, esse gás super-ionizado de oxigênio poderia ser responsável pelos últimos 30% da matéria comum.
Como o professor Shull indicou, esses resultados não apenas resolvem o mistério dos bárions desaparecidos, mas também podem esclarecer como o Universo começou. "Este é um dos pilares principais do teste da teoria do Big Bang: descobrir o censo bárion de hidrogênio e hélio e tudo mais na tabela periódica", disse ele.
Olhando para o futuro, Shull indicou que os pesquisadores esperam confirmar suas descobertas estudando quasares mais brilhantes. Shull e Danforth também vão explorar como o gás oxigênio chegou a essas regiões do espaço intergaláctico, apesar de suspeitarem que ele foi soprado por galáxias e quasares ao longo de bilhões de anos. Enquanto isso, no entanto, como a “questão desaparecida” se tornou parte do WHIM continua sendo uma questão em aberto. Como Danforth perguntou:
“Como isso vai das estrelas e galáxias até o espaço intergaláctico? Há algum tipo de ecologia entre as duas regiões, e os detalhes são pouco compreendidos. "
Supondo que esses resultados estejam corretos, os cientistas agora podem avançar com modelos de cosmologia em que toda a "matéria normal" necessária é contabilizada, o que nos aproximará mais do entendimento de como o Universo se formou e evoluiu. Agora, se pudéssemos encontrar essa matéria e energia escura indescritíveis, teríamos uma imagem completa do Universo! Ah, bem, um mistério de cada vez ...
