Astrônomos descobrem uma galáxia fantasma composta de matéria escura

“Esta é a história de uma galáxia fracassada,” disse o investigador principal do programa, Alejandro Benitez-Llambay, da Universidade Milano-Bicocca, em Milão, Itália. “Na ciência, geralmente aprendemos mais com os fracassos do que com os sucessos. Neste caso, não ver estrelas é o que prova a teoria correta. Isso nos diz que encontramos no Universo local um bloco de construção primordial de uma galáxia que não se formou.”

Uma Visão Rara do Universo Escuro

“Esta nuvem é uma janela para o Universo escuro,” explicou o membro da equipe Andrew Fox, da AURA/STScI para a Agência Espacial Europeia. “Sabemos pela teoria que a maior parte da massa do Universo deve ser matéria escura, mas é difícil detectar esse material escuro porque ele não emite luz. Cloud-9 nos oferece um olhar raro sobre uma nuvem dominada por matéria escura.”

Cloud-9 pertence a uma categoria conhecida como Nuvens H I Limitadas pela Reionização, ou “RELHICs.” O termo “H I” refere-se ao hidrogênio neutro, enquanto “RELHIC” descreve uma nuvem de hidrogênio formada no início do Universo que nunca progrediu para formar estrelas. Os cientistas previram a existência de tais objetos por anos, mas a confirmação direta permaneceu elusiva. Somente após observar Cloud-9 com o Hubble, os pesquisadores puderam verificar que realmente não contém estrelas.

Excluindo uma Galáxia Dwarf Oculta

“Antes de usarmos o Hubble, poderia-se argumentar que isso é uma fraca galáxia anã que não conseguimos ver com telescópios baseados na Terra. Eles simplesmente não iam fundo o suficiente em sensibilidade para descobrir estrelas,” explicou o autor principal Gagandeep Anand do Instituto Científico do Telescópio Espacial (STScI), em Baltimore, EUA. “Mas com a Câmara Avançada para Levantamentos do Hubble, fomos capazes de confirmar que não há nada lá.”

A descoberta em si surpreendeu os pesquisadores. “Entre nossos vizinhos galácticos, pode haver algumas casas abandonadas por aí,” disse Rachael Beaton, do STScI, que também está na equipe de pesquisa.

Os RELHICs são considerados estruturas de matéria escura que nunca reunirão gás suficiente para desencadear a formação de estrelas. Por causa disso, eles preservam condições do início do Universo. Cloud-9 aponta para a provável existência de muitos outros pequenos objetos dominados por matéria escura, frequentemente descritos como galáxias fracassadas. Estudar esses objetos oferece novas percepções sobre partes do Universo que permanecem difíceis de observar porque a maioria dos telescópios se concentra em estrelas e galáxias brilhantes.

Medindo um Gigante Invisível

Nuvens de hidrogênio próximas à Via Láctea foram estudadas por décadas, mas a maioria é muito maior e mais irregular em forma do que Cloud-9. Em contraste, Cloud-9 é menor, mais densa e quase esférica, dando-lhe uma aparência distintamente diferente de outras nuvens de gás conhecidas.

Em seu centro, Cloud-9 contém hidrogênio neutro que se estende por aproximadamente 4900 anos-luz. O gás hidrogênio sozinho tem uma massa cerca de 1 milhão de vezes a do Sol. Se a pressão do gás estiver realmente equilibrada pela atração gravitacional da matéria escura envolvente, então a matéria escura deve representar a maior parte da massa do objeto. Com base nesse equilíbrio, estima-se que Cloud-9 contenha cerca de 5 bilhões de massas solares.

Por que Objetos Sem Estrelas Importam

Cloud-9 destaca quanto do Universo existe além das estrelas. Observar a luz estelar sozinha não revela o quadro completo. Ao examinar o gás e a matéria escura juntos, os cientistas podem entender melhor sistemas que, de outra forma, permaneceriam ocultos.

Encontrar galáxias fracassadas como Cloud-9 é difícil porque objetos brilhantes próximos frequentemente ofuscam seus sinais fracos. Esses sistemas também são sensíveis a efeitos ambientais, como a remoção de gás devido à pressão de ram, que pode retirar gás enquanto se deslocam pelo espaço intergaláctico. Esses desafios ajudam a explicar por que tais objetos parecem ser raros.

Descoberta Através de Telescópios de Rádio

Cloud-9 foi detectada pela primeira vez há três anos durante uma pesquisa de rádio conduzida com o Telescópio de Abertura Esférica de 500 metros (FAST) em Guizhou, China. A descoberta foi posteriormente confirmada usando o Telescópio Green Bank e o Very Large Array nos Estados Unidos. O nome “Cloud-9” não possui significado cultural na China e foi atribuído simplesmente porque era a nona nuvem de gás identificada perto das regiões externas da galáxia espiral Messier 94 (M94).

A nuvem está próxima de M94 e parece estar fisicamente conectada à galáxia. Observações de rádio em alta resolução revelam distorções leves no gás, que podem ser evidência de interação entre Cloud-9 e seu vizinho maior.

Uma Galáxia Que Pode Ainda Se Formar

Se Cloud-9 se tornará eventualmente uma galáxia depende de se ela ganhar massa adicional. Se tivesse sido muito maior, a gravidade teria causado seu colapso e formação de estrelas há muito tempo. Se fosse muito menor, seu gás poderia ter se dispersado e se tornado ionizado, deixando pouco para trás. Em vez disso, encontra-se em uma faixa estreita que lhe permite persistir como um RELHIC.

Esta descoberta avança a compreensão de como as galáxias se formam, como o universo primitivo evoluiu e como a matéria escura se comporta. Como Cloud-9 não contém estrelas, permite que os cientistas estudem as propriedades de nuvens de matéria escura sem a interferência da luz estelar. À medida que futuras pesquisas melhoram, os pesquisadores esperam descobrir mais desses raros relíquias, oferecendo uma visão mais profunda da estrutura oculta do universo e da física da matéria escura.