Uma pequena e antiga galáxia anã chamada Tucana II orbitando a Via Láctea guarda um grande segredo. De acordo com um novo estudo de estrelas ao redor do objeto, gravitacionalmente ligadas a ele a grandes distâncias, seu halo de matéria escura é muito mais massivo do que pensávamos.
Na verdade, é absolutamente enorme. Embora a massa estelar de Tucana II tenha cerca de 3.000 vezes a massa do Sol, seu halo de matéria escura é 10 milhões de vezes a massa do Sol. Isso é cerca de três a cinco vezes mais massivo do que as estimativas anteriores.
Isso sugere que as primeiras galáxias do Universo poderiam ter sido muito mais massivas do que sabíamos.
“Tucana II tem muito mais massa do que pensávamos, para ligar essas estrelas que estão tão distantes”, disse o astrofísico Anirudh Chiti, do MIT. “Isso significa que outras primeiras galáxias relíquias provavelmente também têm esses tipos de halos estendidos.”
A Via Láctea tem todo um enxame de galáxias anãs acompanhantes. Esses são pequenos aglomerados de estrelas com muito baixo teor de metal, revelando que são muito antigos, pois os metais demoram algum tempo para se formar no coração das estrelas e se propagar pelo Universo.
Tucana II, localizada a cerca de 163.000 anos-luz da Terra, está entre as menores. Com base na metalicidade de sua população de estrelas, também está entre as mais antigas, quase sem metais a serem encontrados. Chiti e sua equipe estavam investigando essas estrelas, na esperança de encontrar uma população de estrelas ainda mais antigas.
Eles fizeram observações usando o telescópio SkyMapper da Australian National University e executaram os resultados através de um algoritmo Chiti projetado para identificar estrelas pobres em metal. Além das estrelas no coração de Tucana II, o algoritmo detectou nove novas estrelas, em distâncias bastante extensas.
Os dados coletados pelo satélite Gaia – um ambicioso projeto de mapear a Via Láctea em três dimensões, incluindo os movimentos das estrelas – confirmaram isso. Aquelas estrelas distantes do núcleo da galáxia anã estavam em órbita ao redor dela, ligadas gravitacionalmente.
No entanto, as propriedades da galáxia estimadas anteriormente não incluíam massa suficiente para produzir o tipo de força gravitacional que manteria essas estrelas distantes limitadas. O que significava que havia alguma massa ali que não podíamos ver ou detectar diretamente. O que significava, por sua vez, matéria escura.
Não sabemos o que é matéria escura, mas há alguma massa invisível lá fora no Universo responsável por criar toda a gravidade extra, fazendo as galáxias girarem mais rápido e dobrando o espaço-tempo – e há muito mais massa do que a matéria normal. Isso é matéria escura, e acreditamos que é a cola que une as galáxias.
“Sem matéria escura, as galáxias simplesmente se separariam”, disse Chiti. “[A matéria escura] é um ingrediente crucial para fazer uma galáxia e mantê-la unida.”
Com base nas posições e movimentos das estrelas, a equipe foi capaz de atualizar a estimativa para a massa de matéria escura de Tucana II, chegando finalmente à faixa de 10 milhões de massas solares. Esta é a primeira evidência de que galáxias anãs ultrafacas podem ter essa quantidade de matéria escura, e isso levanta muitos quebra-cabeças.
“Isso provavelmente também significa que as primeiras galáxias se formaram em halos de matéria escura muito maiores do que se pensava”, disse a astrofísica Anna Frebel, do MIT. “Nós pensamos que as primeiras galáxias eram as menores e mais fracas galáxias. Mas na verdade elas podem ter sido várias vezes maiores do que pensávamos, e não tão minúsculas, afinal.”
Então, de onde ele tirou toda essa matéria escura? Uma pista para isso pode estar nas estrelas da galáxia. Quando a equipe estudou dados dos Telescópios Magalhães no Chile, eles descobriram que nem todas as estrelas tinham a mesma metalicidade.
Na verdade, eles estavam fortemente divididos entre duas populações. As estrelas nos arredores de Tucana II eram três vezes mais baixas em metalicidade do que as estrelas no centro, sugerindo duas populações estelares separadas. Na Via Láctea, isso pode acontecer se uma população de estrelas chegar de outro lugar, como uma colisão com outra galáxia.
Esta é a primeira vez que tal diferença química entre estrelas foi vista em uma galáxia antiga, mas é possível que os motivos sejam semelhantes: uma vez, Tucana II não era uma, mas duas galáxias que se fundiram, combinando sua matéria escura halos.
“Podemos estar vendo a primeira assinatura do canibalismo galáctico”, disse Frebel. “Uma galáxia pode ter comido uma de suas vizinhas ligeiramente menores e mais primitivas, que então espalhou todas as suas estrelas para a periferia.”
De qualquer forma, a pesquisa demonstra que o alcance estendido dessas minúsculas galáxias satélites agora pode ser observado e caracterizado, o que significa que outras como Tucana II puderam ser identificadas. Existem até dois candidatos – galáxias anãs ultrafacas Segue 1 e Bootes I, cada uma com uma estrela a uma distância estendida do núcleo galáctico.
A equipe planeja usar suas técnicas para encontrar mais estrelas, e mais galáxias, e estudá-las.
“Provavelmente existem muitos mais sistemas, talvez todos eles, que têm essas estrelas piscando em seus arredores”, disse Frebel.
Publicado em 09/02/2021 00h08
Artigo original:
- https://www.sciencealert.com/this-tiny-ancient-dwarf-galaxy-has-way-more-dark-matter-than-we-thought
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