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DADOS DO HUBBLE CONFIRMAM GALÁXIAS COM MATÉRIA ESCURA EM FALTA
22 de junho de 2021

 


Esta imagem pelo Hubble fornece uma amostra de estrelas vermelhas velhas na galáxia ultradifusa NGC 1052-DF2, ou DF2. A galáxia continua a intrigar os astrónomos porque lhe falta matéria escura, uma forma invisível de matéria que fornece a "cola" gravitacional que mantém as galáxias unidas. Estabelecer com precisão a distância da galáxia é um passo em frente para resolver o mistério.
A ampliação à direita revelar as muitas estrelas gigantes vermelhas velhas nos limites da galáxia, usadas como marcadores intergalácticos de distância. Os investigadores calcularam uma distância mais precisa de DF2 usando o Hubble para observar cerca de 5400 gigantes vermelhas. Estas estrelas mais velhas alcançam todas o mesmo pico de brilho, de modo que são "réguas" confiáveis para medir distâncias a galáxias.
A equipa de investigação estima que DF2 esteja a 72 milhões de anos-luz da Terra. Dizem que a medição de distância solidifica a afirmação que DF2 tem matéria escura em falta. A galáxia contém no máximo 1/400 da quantidade de matéria escura que os astrónomos esperavam, com base na teoria e em observações de muitas outras galáxias.
Chamada uma galáxia ultradifusa, esta galáxia estranha tem quase o diâmetro da Via Láctea mas contém apenas 1/200 do seu número de estrelas. A galáxia fantasmagórica não parece ter uma região central perceptível, braços espirais ou um disco.
As observações foram feitas entre dezembro de 2020 e março de 2021 com o instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble.
Crédito: NASA, ESA, STScI, Zili Shen (Yale), Pieter van Dokkum (Yale), Shany Danieli (IAS), Alyssa Pagan (STScI)

 

A medição de distância mais precisa, até à data, da galáxia ultradifusa (UDG) NGC1052-DF2 (DF2) confirma, sem sombra de dúvida, que lhe falta matéria escura. A distância recentemente medida de 22,1 +/-1,2 megaparsecs foi obtida por uma equipa internacional de investigadores liderados por Zili Shen e Pieter van Dokkum da Universidade de Yale e Shany Danieli, ligada ao Hubble no IAS (Institute for Advanced Study).

"Determinar uma distância precisa para DF2 foi fundamental para apoiar os nossos resultados anteriores", disse Danieli. "A nova medição relatada neste estudo tem implicações cruciais para estimar as propriedades físicas da galáxia, confirmando assim a sua falta de matéria escura."

Os resultados, publicados dia 9 de junho de 2021 na revista The Astrophysical Journal Letters, são baseados em 40 órbitas do Telescópio Espacial Hubble da NASA, com imagens pelo instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) e uma análise TRGB ("tip of the red giant branch"), o padrão de ouro para estas medições refinadas. Em 2019, a equipa publicou resultados medindo a distância à vizinha UDG NGC1052-DF4 (DF4) com base em 12 órbitas do Hubble e numa análise TRGB, que forneceu evidências convincentes da ausência de matéria escura. Este método preferido expande os estudos da equipa de 2018 que se baseavam em "flutuações de brilho da superfície" para medir a distância. Ambas as galáxias foram descobertas com o Dragonfly Telephoto Array no observatório New Mexico Skies.

"Decidimos arriscar com as nossas observações iniciais do Hubble desta galáxia em 2018," disse van Dokkum. "Acho que as pessoas estavam corretas em questioná-lo, pois é que um resultado tão invulgar. Seria bom se houvesse uma explicação simples, como uma distância errada. Mas eu penso que é mais divertido e mais interessante se realmente for uma galáxia estranha."

Além de confirmar as descobertas de distância anteriores, os resultados do Hubble indicaram que as galáxias estavam localizadas um pouco mais longe do que se pensava anteriormente, reforçando o caso de que contêm pouca ou nenhuma matéria escura. Se DF2 estivesse mais perto da Terra, como afirmam alguns astrónomos, seria intrinsecamente mais fraca e menos massiva, e a galáxia precisaria de matéria escura para explicar os efeitos observados da massa total.

A matéria escura é amplamente considerada um ingrediente essencial das galáxias, mas este estudo fornece mais evidências de que a sua presença pode não ser inevitável. Embora a matéria escura ainda não tenha sido observada diretamente, a sua influência gravitacional é como uma cola que mantém as galáxias unidas e governa o movimento da matéria visível. No caso de DF2 e DF4, os investigadores foram capazes de explicar o movimento das estrelas com base apenas na massa estelar, sugerindo uma falta ou ausência de matéria escura. Ironicamente, a deteção de galáxias deficientes em matéria escura provavelmente ajudará a revelar a sua natureza intrigante e fornecerá novas informações sobre a evolução galáctica.

Apesar de DF2 e DF4 serem ambas comparáveis em tamanho à nossa Galáxia, a Via Láctea, as suas massas totais são apenas cerca de um por cento da massa da Via Láctea. Também se descobriu que estas galáxias ultradifusas têm uma grande população de enxames globulares especialmente luminosos.

Esta investigação gerou um grande interesse académico, bem como um debate energético entre os proponentes de teorias alternativas para a matéria escura, como a teoria MOND (Modified Newtonian dynamics). No entanto, com as descobertas mais recentes da equipa, incluindo as distâncias relativas das duas UDGs a NGC1052 - tais teorias alternativas parecem menos prováveis. Além disso, agora há pouca incerteza nas medições de distância da equipa, dada a utilização do método TRGB. Com base na física fundamental, este método depende da observação de estrelas gigantes vermelhas que emitem um flash depois de queimar o seu reservatório de hélio que sempre ocorre com o mesmo brilho.

"Há um ditado que afirma que alegações extraordinárias requerem evidências extraordinárias, e a nova medição de distância apoia fortemente a nossa descoberta anterior de que DF2 tem matéria escura em falta," disse Shen. "Agora é hora de ir além do debate e de nos focarmos no modo como estas galáxias surgiram."

Seguindo em frente, os investigadores vão continuar a caçar mais destas galáxias estranhas, enquanto consideram uma série de questões como: como é que as UDGs são formadas? O que nos dizem sobre os modelos cosmológicos padrão? Quão comuns são estas galáxias, e que outras propriedades únicas têm? Será necessário descobrir muitas mais galáxias sem matéria escura para resolver estes mistérios e a questão final sobre o que realmente é a matéria escura.

 

 


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// IAS (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Yale (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais

CCVAlg - Astronomia:
30/03/2018 - Galáxia estranha não tem quase nenhuma matéria escura
18/09/2018 - Teoria da gravidade salva da morte

NGC 1052-DF2:
Wikipedia

Matéria escura:
Wikipedia

MOND:
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
Hubblesite
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais

Dragonfly Telephoto Array:
Página oficial
Wikipedia

 
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