Uma galáxia quase invisível desafia o paradigma da matéria escura

Um grupo de astrofísicos liderado por Mireia Montes, investigadora do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias (IAC), descobriu a maior e mais difundida galáxia registada até à data. O estudo foi publicado na revista Astronomia e astrofísicaForam utilizados dados obtidos pelo Gran Telescopio Canarias (GTC) e pelo Green Bank Radio Telescope (GBT).

Nube é uma galáxia anã quase invisível descoberta por uma equipa de investigação internacional liderada pelo Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias (IAC) em colaboração com a Universidade de La Laguna (ULL) e outras instituições.

O nome foi sugerido pela filha de 5 anos de um dos pesquisadores do grupo, e se deve ao aspecto espalhado do corpo. O brilho da sua superfície é tão fraco que passou despercebido em vários levantamentos anteriores desta parte do céu, como se fosse um fantasma. Isso ocorre porque suas estrelas estão tão espalhadas que o “Nube” (espanhol para “nuvem”) era quase indetectável.

Esta galáxia recém-descoberta possui um conjunto de propriedades específicas que a distinguem de objetos anteriormente conhecidos. A equipa de investigação estima que Nobi é uma galáxia anã dez vezes mais fraca que outras do seu tipo, mas também dez vezes mais massiva que outros objetos que contêm um número semelhante de estrelas. Para mostrar o que isso significa para quem conhece um pouco de astronomia, esta galáxia tem cerca de um terço do tamanho da galáxia via LácteaMas a sua massa é semelhante à da Pequena Nuvem de Magalhães.

Uma imagem da Galáxia da Núbia através de diferentes telescópios. Crédito: SDSS/GTC/IAC

“Com o nosso conhecimento atual, não compreendemos como poderia existir uma galáxia com propriedades tão extremas”, explica Mireya Montes, primeira autora do artigo, investigadora do IAC e ULL.

Há vários anos, Ignacio Trujillo, segundo autor do artigo, vem realizando análises, com base em imagens do SDSS (Pesquisa Digital do Céu Sloan), uma faixa específica do céu, no âmbito do projeto Legado del IAC Stripe 82. Em uma das análises de dados, eles notaram uma mancha tênue que parecia interessante o suficiente para iniciar um projeto de pesquisa.

O próximo passo foi usar imagens multicoloridas e muito profundas do Gran Telescopio Canarias (GTC), para confirmar que esta mancha na varredura não era algum tipo de erro, mas sim um objeto muito difundido. Devido à sua fraqueza, é difícil determinar a distância exata de Nobby. Usando uma observação obtida com o Green Bank Telescope (GBT), nos Estados Unidos, os pesquisadores estimaram a distância de Nobi em 300 milhões de anos-luz, apesar das próximas observações usando o radiotelescópio Very Large Array (VLA) e o Telescópio Óptico William Herschel. (WHT) no Observatório Roque de los Muchachos, La Palma, deverá ajudá-los a mostrar se esta distância está correta. “Se a galáxia estiver mais próxima, ainda será um objeto muito estranho e representará grandes desafios para a astrofísica”, comenta Ignacio Trujillo.

Existe outro desafio para o atual modelo de matéria escura?

A regra geral é que as galáxias têm uma densidade muito maior de estrelas nas suas regiões internas, e que esta densidade diminui rapidamente com o aumento da distância do centro. No entanto, Montes diz que em Nobi, “a densidade das estrelas varia muito pouco ao longo do objeto, razão pela qual é tão ténue, e não pudemos observá-lo bem até obtermos as imagens muito profundas do GTC”. “

Galáxia da Núbia. A figura é uma combinação de uma imagem colorida e uma imagem em preto e branco, para a seleção do fundo. Crédito: GTC/Mireya Montes

O novato confundiu os astrônomos. À primeira vistaA equipe explica que não há interação ou outra indicação de suas propriedades estranhas. As simulações cosmológicas são incapazes de reproduzir suas propriedades “extremos”, mesmo baseadas em cenários diferentes. “Ficamos sem uma explicação viável dentro do modelo cosmológico atualmente aceito, que é o modelo da matéria escura fria”, explica Montes.

O modelo de matéria escura fria pode reproduzir estruturas de grande escala no Universo, mas existem cenários de pequena escala, como o de Nobby, para os quais não pode fornecer uma boa resposta. Mostramos como vários modelos teóricos não conseguem reproduzi-lo, tornando-o um dos casos mais extremos conhecidos até hoje. “É possível que com esta galáxia, e com galáxias semelhantes que possamos encontrar, possamos encontrar evidências adicionais que abrirão uma nova janela para a compreensão do universo”, comenta Montes.

“Uma possibilidade atraente é que as propriedades incomuns do Nube nos mostrem que as partículas que constituem a matéria escura têm uma massa muito pequena”, diz Ignacio Trujillo. Se assim for, as propriedades incomuns desta galáxia serviriam como evidência das propriedades da física quântica, mas em escala galáctica. E conclui: “Se esta hipótese se confirmar, será uma das mais belas manifestações da natureza, unindo o mundo do menor com o mundo do maior”.

Referência: “Uma galáxia escura com aproximadamente a massa da Pequena Nuvem de Magalhães” por Mireya Montes, Ignacio Trujillo, Ananthan Karunakaran, Raul Infante-Saenz, Christine Speckens, Giulia Giulini, Michael Beasley, Maria Ciprian, Nocchia Ciampa, Mauro D'Onofrio, Lee Kelvin e Javier Roman, 9 de janeiro de 2024, Astronomia e astrofísica.
doi: 10.1051/0004-6361/202347667