Os astrónomos de Harvard sugerem que a forma distorcida da Via Láctea se deve a um halo irregular de matéria escura. Isto apoia teorias de colisões galácticas passadas e fornece informações sobre a natureza da matéria escura. Crédito: Stefan Payne-Wardenaar; Nuvens de Magalhães: Robert Gendler/ESO

As descobertas dos astrónomos apoiam a hipótese de como a nossa galáxia evoluiu.

o via Láctea Muitas vezes é descrito como um disco plano e giratório de poeira, gás e estrelas. Mas se você pudesse diminuir o zoom e tirar uma foto surround, ela teria uma distorção distinta – como se você estivesse tentando torcer e dobrar um LP de vinil.

Embora os cientistas já saibam há muito tempo, a partir de dados observacionais, que a Via Láctea está distorcida e que as suas bordas se alargam como uma saia, ninguém foi capaz de explicar porquê.

Descobertas de astrônomos de Harvard

E agora astrônomos de Harvard no Centro de Astrofísica | Harvard e Smithsonian (CFA) realizaram os primeiros cálculos que explicam completamente este fenómeno, com evidências convincentes apontando para a Via Láctea estar envolta num halo irregular de matéria escura. Este trabalho também faz avançar o pensamento atual sobre como a galáxia evolui e pode fornecer pistas para alguns dos mistérios da matéria escura.

O disco galáctico da Via Láctea é retorcido e brilhante, semelhante à Galáxia ESO retratada aqui. O Telescópio Espacial Hubble da NASA obteve imagens desta galáxia incomum, revelando detalhes notáveis ​​do seu disco empoeirado e distorcido e mostrando como as galáxias em colisão dão origem a novas estrelas. A poeira e os braços espirais das galáxias espirais comuns, como a nossa Via Láctea, parecem planos quando vistos da borda. Fonte da imagem: NASA/Space Telescope Science Institute

Os novos cálculos foram liderados por Jiwon Jesse Han, um estudante da Griffin Graduate School of Arts and Sciences, afiliada ao CfA. Publicado na revista Astronomia da naturezaO trabalho inclui os coautores Charlie Conroy e Lars Hernquist, ambos membros do corpo docente do CfA e do Departamento de Astronomia.

Corona estelar e matéria escura

Nossa galáxia está dentro de uma nuvem difusa chamada coroa estelar, que se estende ainda mais pelo universo. Num trabalho inovador publicado no ano passado, a equipa de Harvard concluiu que a coroa estelar é inclinada e elíptica, como um Zeppelin ou uma bola de futebol.

Assim, a equipa adotou a mesma forma para o halo de matéria escura, a entidade maior que inclui tudo dentro e à volta da Via Láctea. A matéria escura representa 80% da massa da galáxia, mas é invisível porque não interage com a luz, portanto a forma desse halo deve ser deduzida. Usando modelos para calcular as órbitas das estrelas dentro de um halo retangular e inclinado de matéria escura, a equipe encontrou uma correspondência quase perfeita com as observações atuais de uma galáxia brilhante e distorcida.

Monumentos e visões

“A coroa escura inclinada é bastante comum em simulações, mas ninguém explorou o seu efeito na Via Láctea”, disse Conroy. “Acontece que a inclinação é uma ótima maneira de explicar o tamanho e a direção do disco oscilante da nossa galáxia.”

Os cientistas há muito acreditam que a Via Láctea se formou como resultado de uma colisão galáctica; O trabalho dos astrônomos confirma esta hipótese.

“Se a galáxia estivesse evoluindo por conta própria, teria um lindo halo esférico, um lindo disco plano”, disse Hahn. “Portanto, o facto de o halo estar inclinado e ter a forma de uma bola de futebol sugere que a nossa galáxia sofreu um evento de fusão, onde duas galáxias colidiram.”

“Acontece que a inclinação é uma ótima maneira de explicar o tamanho e a direção do disco oscilante da nossa galáxia.”
– Charlie Conroy, Departamento de Astronomia

Os seus cálculos da possível forma do halo de matéria escura também podem fornecer pistas sobre as propriedades e a natureza das próprias partículas de matéria escura, que permanecem mistérios não resolvidos na física. “O facto de a galáxia não ser esférica nos nossos dados sugere que existe algum limite até ao qual a matéria escura pode interagir consigo mesma”, explicou Hahn.

A confiança nestes resultados pode levar a melhores formas de estudar de forma inteligente a matéria escura inobservável que constitui a maior parte do Universo. Isto inclui novas formas de capturar as assinaturas cinemáticas de subhalos escuros, que são pequenos halos de matéria escura vagando pela galáxia.

Referência: “A origem do halo escuro oblíquo e do brilho do disco galáctico” por Jeon Jesse Han, Charlie Conroy e Lars Hernequist, 14 de setembro de 2023, Astronomia da natureza.
doi: 10.1038/s41550-023-02076-9