Em simulações, colisões fazem com que grupos de estrelas menores percam material
Irvine, Califórnia, 14 de fevereiro de 2022 – Em um novo estudo da Nature Astronomy, uma equipe internacional liderada por astrofísicos da Universidade da Califórnia, Irvine e Pomona College relatam como, quando galáxias minúsculas colidem com as maiores, as galáxias maiores podem se despir as galáxias menores de sua matéria escura ? matéria que não podemos ver diretamente, mas que os astrofísicos acham que deve existir porque, sem seus efeitos gravitacionais, eles não poderiam explicar coisas como os movimentos das estrelas de uma galáxia.
É um mecanismo que tem o potencial de explicar como as galáxias podem existir sem matéria escura ? algo que se pensava impossível.
Tudo começou em 2018, quando os astrofísicos Shany Danieli e Pieter van Dokkum, da Universidade de Princeton e da Universidade de Yale, observaram duas galáxias que pareciam existir sem a maior parte de sua matéria escura.
“Estávamos esperando grandes frações de matéria escura”, disse Danieli, coautora do estudo mais recente. “Foi bastante surpreendente, e muita sorte, honestamente.”
A descoberta de sorte, que van Dokkum e Danieli relataram em um artigo da Nature em 2018 e em um artigo do Astrophysical Journal Letters em 2020, jogou o paradigma da necessidade de matéria escura das galáxias em turbulência, potencialmente derrubando o que os astrofísicos passaram a ver como um modelo padrão de como as galáxias funcionam.
“Foi estabelecido nos últimos 40 anos que as galáxias têm matéria escura”, disse Jorge Moreno, professor de astronomia do Pomona College, principal autor do novo artigo. “Em particular, galáxias de baixa massa tendem a ter frações de matéria escura significativamente mais altas, tornando a descoberta de Danieli bastante surpreendente. Para muitos de nós, isso significava que nossa compreensão atual de como a matéria escura ajuda as galáxias a crescer precisava de uma revisão urgente.”
A equipe executou modelos de computador que simulavam a evolução de um pedaço do universo ? um com cerca de 60 milhões de anos-luz de diâmetro ? começando logo após o Big Bang e indo até o presente.
A equipe encontrou sete galáxias desprovidas de matéria escura. Após várias colisões com galáxias vizinhas 1.000 vezes mais massivas, elas foram despojadas da maior parte de seu material, deixando para trás nada além de estrelas e alguma matéria escura residual.
“Foi puro acaso”, disse Moreno. “No momento em que fiz as primeiras imagens, compartilhei-as imediatamente com Danieli e a convidei para colaborar.”
Robert Feldmann, professor da Universidade de Zurique que projetou a nova simulação, disse que “este trabalho teórico mostra que galáxias com deficiência de matéria escura devem ser muito comuns, especialmente nas proximidades de galáxias massivas”.
James Bullock da UCI, um astrofísico que é um especialista de renome mundial em galáxias de baixa massa, descreveu como ele e a equipe não construíram seu modelo apenas para que pudessem criar galáxias sem matéria escura – algo que ele disse torna o modelo mais forte, porque não foi projetado de forma alguma para criar as colisões que eles eventualmente encontraram. “Não pressupomos as interações”, disse Bullock.
Confirmar que galáxias sem matéria escura podem ser explicadas em um universo onde há muita matéria escura é um suspiro de alívio para pesquisadores como Bullock, cuja carreira e tudo o que ele descobriu nela depende de a matéria escura ser a coisa que faz as galáxias se comportarem da maneira como se comportam. .
“A observação de que existem galáxias livres de matéria escura tem sido um pouco preocupante para mim.” disse Bullock. “Temos um modelo de sucesso, desenvolvido ao longo de décadas de trabalho árduo, onde a maior parte da matéria do cosmos é escura. Sempre existe a possibilidade de que a natureza esteja nos enganando.”
Mas, disse Moreno, “você não precisa se livrar do paradigma padrão da matéria escura”.
Agora que os astrofísicos sabem como uma galáxia pode perder sua matéria escura, Moreno e seus colaboradores esperam que as descobertas inspirem pesquisadores que observam o céu noturno a procurar galáxias massivas do mundo real que possam estar no processo de remover a matéria escura das menores. .
“Ainda não significa que este modelo esteja certo”, disse Bullock. “Um teste real será ver se essas coisas existem com a frequência e as características gerais que correspondem às nossas previsões.”
Como parte deste novo trabalho, Moreno, que tem raízes indígenas, recebeu permissão dos líderes Cherokee para nomear as sete galáxias livres de matéria escura encontradas em suas simulações em homenagem aos sete clãs Cherokee: Bird, Blue, Deer, Long Hair, Paint , Batata Selvagem e Lobo.
“Sinto uma conexão pessoal com essas galáxias”, disse Moreno, que acrescentou que, assim como as galáxias mais massivas roubaram as galáxias menores de sua matéria escura, “muitas pessoas de ascendência indígena foram despojadas de nossa cultura. Mas nosso núcleo permanece e ainda estamos prosperando.”
O financiamento para o trabalho veio da National Science Foundation, apoio de licença sabática para Moreno do Pomona College e da Harry and Grace Steele Foundation e, para Danieli, da NASA através da bolsa Hubble Fellowship HST-HF2-51454.001-A concedida pelo Space Telescope Science Institute, que é operado pela Association of Universities for Research in Astronomy, Incorporated, sob o contrato da NASA NAS5-26555. Outros colaboradores incluem Francisco Mercado, Courtney Klein e Zachary Hafen, todos da UCI.
Publicado em 15/02/2022 11h07
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