Finalmente, toda a matéria comum do universo parece estar presente e justificada.
Os astrônomos fizeram um novo censo de matéria no universo, examinando como os clarões das ondas de rádio de outras galáxias, chamadas rajadas rápidas de rádio, são distorcidos por partículas a caminho da Terra. Esta análise mostra que cerca de metade da matéria comum do universo, que escapou à detecção por décadas, está à espreita no espaço intergalático, relatam pesquisadores on-line em 27 de maio na Nature.
O mistério da matéria que falta incomoda os cosmólogos há cerca de 20 anos. Esse material indescritível não é a matéria escura invisível e não identificada que compõe a maior parte da massa do universo. É uma matéria comum, composta de partículas da variedade chamadas bárions, como prótons e nêutrons.
Observações de luz emitida quando o universo era jovem indicam que os bárions devem representar aproximadamente 5% de toda a massa e energia do cosmos. Mas no universo moderno, toda a matéria que os astrônomos podem ver facilmente, como as estrelas e o gás nas galáxias, soma apenas metade da quantidade esperada de matéria.
Os cientistas suspeitam há muito tempo que a matéria que está faltando está escondida entre galáxias, ao longo de filamentos de gás presos entre aglomerados de galáxias em uma vasta rede cósmica. “Mas não conseguimos detectá-lo muito bem, porque é realmente difuso e não está brilhando intensamente”, diz Jason Hessels, astrofísico da Universidade de Amsterdã que não está envolvido no novo trabalho.
Alguma matéria intergaláctica é detectável pela maneira como absorve a luz de objetos brilhantes e distantes chamados quasares. Mas a única maneira de fazer o inventário de todos os bárions que estão no espaço intergalático depende de misteriosas explosões de ondas de rádio de outras galáxias, possivelmente geradas pela atividade energética em torno de estrelas de nêutrons ou buracos negros.
Embora ninguém saiba o que causa essas explosões, chamadas explosões rápidas de rádio ou FRBs, elas podem se tornar detectores úteis de bárions. As ondas de rádio de alta frequência e alta energia de uma rajada percorrem a matéria intergaláctica mais rapidamente do que suas ondas de baixa frequência. Quanto mais a matéria intergaláctica passa pelas ondas de uma explosão de rádio, mais as ondas de baixa frequência ficam para trás – criando uma mancha detectável no sinal de rádio no momento em que atinge a Terra.
O astrofísico J. Xavier Prochaska, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz e seus colegas, examinaram cinco explosões rápidas de rádio de cinco galáxias, todas detectadas pelo Australian Square Kilometre Array Pathfinder. Para cada FRB, os pesquisadores compararam os tempos de chegada de ondas de rádio de diferentes frequências para calcular o número de bárions que a explosão encontrou em sua jornada pelo espaço intergaláctico. Então, usando a distância entre a galáxia hospedeira do FRB e a Via Láctea, a equipe da Prochaska poderia calcular a densidade do bárion ao longo desse caminho.
Explosões brilhantes de ondas de rádio de outras galáxias, chamadas explosões rápidas de rádio ou FRBs, ajudaram os astrônomos a encontrar matéria comum anteriormente indetectável. Os FRBs são bons detectores de matéria porque as ondas de rádio são afetadas pelas partículas que encontram ao atravessar o universo. Embora todas as ondas de rádio viajem na mesma velocidade pelo espaço vazio, as ondas de maior frequência (mostradas em roxo) passam pela matéria intergaláctica mais rapidamente do que as ondas de menor frequência (mostradas em vermelho). Ao medir quando as ondas de rádio de diferentes frequências chegam à Terra, os astrônomos podem descobrir quantas partículas de matéria o FRB encontrou em sua jornada pelo cosmos. Isso lhes permitiu identificar matéria nas regiões sombrias entre galáxias que antes eram consideradas desaparecidas.
A densidade média de matéria entre a Via Láctea e cada uma das cinco galáxias hospedeiras FRB chegou a cerca de um barion por metro cúbico. O material na Via Láctea é cerca de 1 milhão de vezes mais denso que isso, diz Prochaska, tornando o material intergaláctico “um meio muito fino”. Mas todo esse material fino, reunido, é suficiente para dar conta de toda a matéria ausente do universo – elevando a matéria comum até cerca de 5% da matéria geral e energia do universo moderno, dizem os pesquisadores.
O astrofísico J. Michael Shull, da Universidade do Colorado Boulder, adverte que “cinco é um número muito pequeno” de observações da FRB para tirar conclusões sobre o número de bárions no universo moderno. Mas “depois que as barras de erro forem derrotadas com muitas, muitas outras explosões … acho que realmente será o prego no caixão desse problema de barion”, diz ele.
Usar rajadas rápidas de ondas de rádio como estações de pesagem cósmica também será útil para identificar exatamente onde toda a matéria do universo está localizada, diz Shami Chatterjee, um astrônomo de rádio da Universidade Cornell que não está envolvido no trabalho.
No momento, todos os pesquisadores podem dizer sobre a matéria de achados e perdidos é que ela está entre galáxias. Porém, com milhares de observações da FRB, os astrônomos poderiam começar a provocar pequenas variações na densidade dos barions ao longo das linhas de visão entre a Via Láctea e outras galáxias para mapear a teia cósmica, diz Chatterjee.
Publicado em 28/05/2020 12h21
Artigo original:
Estudo original:
Achou importante? Compartilhe!
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: