Os cientistas criaram o mapa mais detalhado já criado da matéria escura que percorre todo o universo, mostrando como ela afetou a formação de estrelas, galáxias e planetas.
O estudo, envolvendo astrónomos da Universidade de Durham, no Reino Unido, fornece uma nova visão sobre como esta substância invisível ajudou a unir a matéria comum para formar galáxias como a Via Láctea e, eventualmente, planetas semelhantes à Terra.
As descobertas são baseadas em novas observações do Telescópio Espacial James Webb da NASA (Webb) e são publicadas na revista Astronomia da natureza.
O estudo internacional foi conduzido em conjunto pela Durham University, pelo Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA 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 pesquisas anteriores, ao mesmo tempo que revela detalhes mais sutis da relação entre a matéria escura e a matéria comum que constitui tudo o que podemos ver, tocar e interagir.
No universo primitivo, tanto a matéria escura quanto a comum estavam provavelmente dispersas no espaço. Os cientistas acreditam que a matéria escura começou a se aglomerar. A sua gravidade atraiu então a matéria comum, criando regiões densas onde estrelas e galáxias poderiam começar a formar-se.
Este processo estabeleceu o padrão geral de como as galáxias estão distribuídas por todo o universo hoje. Ao permitir que galáxias e estrelas se formassem mais cedo do que normalmente aconteceriam, a matéria escura também ajudou a criar as condições necessárias para o desenvolvimento dos planetas. Sem esta influência inicial, os elementos necessários à vida talvez nunca se tivessem formado na nossa galáxia.
O coautor do estudo, Gavin Leroy, do Instituto de Cosmologia Computacional da Escola de Física da Universidade de Durham, disse: “Ao revelar a matéria escura com uma precisão sem precedentes, o nosso mapa mostra como um componente invisível do Universo estruturou a matéria visível a tal ponto que permite a formação de galáxias, estrelas e, em última análise, da própria vida.
“Este mapa revela o papel invisível mas essencial da matéria escura, a verdadeira arquiteta do universo, organizando gradualmente as estruturas que observamos através dos nossos telescópios.”
Descobrindo o invisível através da gravidade
A matéria escura não pode ser vista diretamente porque não emite, reflete, absorve ou bloqueia a luz. Ele também se move através da matéria comum sem interagir com ela, como um fantasma.
Sua presença é revelada pela gravidade. O novo mapa mostra esse efeito com maior clareza do que nunca. Uma evidência importante é a proximidade entre os mapas de matéria escura e os mapas de matéria normal.
Segundo os pesquisadores, as observações de Webb mostram que esse alinhamento não é uma coincidência. Em vez disso, reflete a atração gravitacional da matéria escura, atraindo matéria comum para si ao longo da história do universo.
O co-autor do estudo, Professor Richard Massey, do Instituto de Cosmologia Computacional, Departamento de Física da Universidade de Durham, disse: “Onde quer que você encontre matéria comum no Universo hoje, você também encontra matéria escura.
“Bilhões de partículas de matéria escura passam pelo seu corpo a cada segundo. Nenhum dano causado, eles não nos notam e simplesmente continuam andando.
“Mas toda a nuvem rodopiante de matéria escura em torno da Via Láctea tem gravidade suficiente para manter toda a nossa galáxia unida. Sem matéria escura, a Via Láctea giraria.”
A visão de Webb sobre o espaço
O mapa cobre uma área do céu aproximadamente 2,5 vezes o tamanho da lua cheia na constelação de Sexton.
Webb observou a região durante cerca de 255 horas e identificou cerca de 800 mil galáxias, muitas delas vistas pela primeira vez. Para determinar a localização da matéria escura, a equipe mediu como sua massa curva o espaço, que por sua vez curva a luz que chega à Terra vinda de galáxias distantes – como se essa luz passasse através de uma vidraça deformada.
O mapa resultante inclui cerca de dez vezes mais galáxias que os mapas terrestres anteriores da mesma região, e duas vezes mais que os feitos com o Telescópio Espacial Hubble. Revela novas concentrações de matéria escura e fornece uma visão muito mais nítida de regiões anteriormente observadas pelo Hubble.
A coautora do estudo, Dra. Diana Scagnamiglio, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, disse: “Este é o maior mapa de matéria escura que fizemos com Webb e é duas vezes mais nítido que qualquer mapa de matéria escura feito por outros observatórios.
“Antes, observávamos uma imagem desfocada da matéria escura. Agora vemos a estrutura invisível do Universo com detalhes impressionantes, graças à incrível resolução da web.”
Ferramentas e exploração futura
Para melhorar a medição da distância para muitas das galáxias no mapa, a equipa de investigação utilizou o Instrumento de Infravermelho Médio de Webb (MIRI).
O Centro de Astronomia Extragaláctica da Universidade de Durham contribuiu para o desenvolvimento do MIRI, que foi desenvolvido e operado através do lançamento do JPL. O instrumento é particularmente eficaz na detecção de galáxias escondidas atrás de densas nuvens de poeira cósmica.
A equipe planeja estender seu trabalho mapeando a matéria escura em todo o universo usando o Telescópio Euclides da Agência Espacial Europeia (ESA) e o Telescópio Espacial Nancy Grace Rome da NASA. Estas observações futuras ajudarão os cientistas a compreender melhor as propriedades básicas da matéria escura e como esta pode ter evoluído ao longo do espaço-tempo.
A região do céu analisada neste estudo servirá como ponto de referência, permitindo que futuros mapas de matéria escura sejam comparados e refinados com maior precisão.
A pesquisa mais recente foi financiada pela NASA, o RCUK/Science and Technology Facilities Council (STFC), a Secretaria de Estado Suíça para Educação, Pesquisa e Inovação (SERI), o RCUK/STFC Central Laser Facility no Laboratório Rutherford-Appleton do STFC e o Centre National d’Etudes Spatiales.
