Cientistas desvendam a estrutura oculta que mantém o Cosmos unido.

A pesquisa, que inclui astrônomos da Universidade de Durham, no Reino Unido, oferece novas percepções sobre como essa substância invisível ajudou a agrupar a matéria comum, formando galáxias como a Via Láctea e, eventualmente, planetas como a Terra.

Os resultados são baseados em novas observações do Telescópio Espacial James Webb da NASA (Webb) e foram publicados na revista Nature Astronomy.

O estudo internacional foi liderado conjuntamente pela Universidade de Durham, pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL) e pela École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), na Suíça.

Como a Matéria Escura Moldou o Universo que Vemos Hoje

O novo mapa criado confirma estudos anteriores, ao mesmo tempo em que revela detalhes mais finos sobre a relação entre a matéria escura e a matéria normal que compõe tudo o que podemos ver, tocar e interagir.

No início do Universo, tanto a matéria escura quanto a matéria comum provavelmente estavam espalhadas de forma dispersa pelo espaço. Os cientistas acreditam que a matéria escura começou a se agrupar primeiro. Sua gravidade então atraiu a matéria normal, criando regiões densas onde estrelas e galáxias poderiam começar a se formar.

Esse processo definiu o padrão geral de como as galáxias estão distribuídas pelo Universo hoje. Ao permitir que as galáxias e as estrelas se formassem mais cedo do que teriam feito, a matéria escura também ajudou a criar as condições necessárias para o desenvolvimento de planetas. Sem essa influência inicial, os elementos necessários para a vida podem nunca ter se formado em nossa galáxia.

O coautor da pesquisa, Dr. Gavin Leroy, do Instituto de Cosmologia Computacional, do Departamento de Física da Universidade de Durham, disse: “Ao revelar a matéria escura com precisão sem precedentes, nosso mapa mostra como um componente invisível do Universo estruturou a matéria visível a ponto de possibilitar o surgimento de galáxias, estrelas e, em última instância, da própria vida.”

“Este mapa revela o papel invisível, mas essencial, da matéria escura, o verdadeiro arquiteto do Universo, que gradualmente organiza as estruturas que observamos através de nossos telescópios.”

Detectando o Invisível Através da Gravidade

A matéria escura não pode ser vista diretamente porque não emite, reflete, absorve ou bloqueia a luz. Ela também se move através da matéria comum sem interagir com ela, assim como um fantasma.

Sua presença é detectada através da gravidade. O novo mapa demonstra esse efeito com maior clareza do que nunca. Uma evidência chave é como os mapas de matéria escura se alinham com os mapas da matéria normal.

Segundo os pesquisadores, as observações do Webb mostram que esse alinhamento não é acidental. Em vez disso, reflete a atração gravitacional da matéria escura puxando a matéria normal em sua direção ao longo da história do Universo.

O coautor da pesquisa, Professor Richard Massey, do Instituto de Cosmologia Computacional, do Departamento de Física da Universidade de Durham, afirmou: “Onde quer que você encontre matéria normal no Universo hoje, você também encontra matéria escura.”

“Bilhões de partículas de matéria escura passam pelo seu corpo a cada segundo. Não há dano, elas não nos notam e continuam em frente.”

“Mas toda a nuvem giratória de matéria escura ao redor da Via Láctea tem gravidade suficiente para manter toda a nossa galáxia unida. Sem a matéria escura, a Via Láctea se despedaçaria.”

A Profunda Visão do Cosmos pelo Webb

O mapa cobre uma região do céu cerca de 2,5 vezes o tamanho da Lua cheia, localizada na constelação Sextans.

O Webb observou essa área por aproximadamente 255 horas e identificou quase 800.000 galáxias, muitas delas vistas pela primeira vez. Para localizar a matéria escura, a equipe mediu como sua massa dobra o espaço, que por sua vez dobra a luz que viaja para a Terra a partir de galáxias distantes – como se essa luz tivesse passado por uma janela distorcida.

O mapa resultante inclui cerca de dez vezes mais galáxias do que os mapas anteriores baseados em observações terrestres da mesma região e duas vezes mais do que aqueles produzidos usando o Telescópio Espacial Hubble. Ele revela novas concentrações de matéria escura e proporciona uma visão muito mais nítida de áreas previamente observadas pelo Hubble.

A coautora da pesquisa, Dr. Diana Scognamiglio, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, disse: “Este é o maior mapa de matéria escura que fizemos com o Webb, e é duas vezes mais nítido do que qualquer mapa de matéria escura feito por outros observatórios.”

“Antes, estávamos olhando para uma imagem borrada da matéria escura. Agora estamos vendo a estrutura invisível do Universo em detalhes impressionantes, graças à incrível resolução do Webb.”

Instrumentos e Exploração Futura

Para melhorar as medições de distância para muitas das galáxias no mapa, a equipe de pesquisa usou o Instrumento de Médio Infravermelho (MIRI) do Webb.

O Centro de Astronomia Extragaláctica da Universidade de Durham contribuiu para o desenvolvimento do MIRI, que foi projetado e gerenciado pela JPL durante o lançamento. O instrumento é especialmente eficaz na detecção de galáxias escondidas atrás de densas nuvens de poeira cósmica.

A equipe planeja expandir seu trabalho mapeando a matéria escura por todo o Universo usando o telescópio Euclid da Agência Espacial Europeia (ESA) e o próximo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA. Essas futuras observações ajudarão os cientistas a entender melhor as propriedades básicas da matéria escura e como ela pode ter evoluído ao longo do tempo cósmico.

A região do céu analisada neste estudo servirá como um ponto de referência, permitindo que futuros mapas de matéria escura sejam comparados e refinados com maior precisão.

A pesquisa mais recente foi financiada pela NASA, pelo RCUK/Conselho de Facilidades de Ciência e Tecnologia (STFC), pela Secretaria de Estado Suíça para Educação, Pesquisa e Inovação (SERI), pelo RCUK/STFC Central Laser Facility no Laboratório Rutherford Appleton do STFC e pelo Centre National d’Études Spatiales.