julho 4, 2022

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Os cientistas observaram esta galáxia fantasmagórica por 40 horas e não conseguiram encontrar nenhuma matéria escura

Uma nova descoberta aprofundou o mistério das galáxias sem elas matéria escura.

Em uma galáxia chamada AGC 114905, a 250 milhões de anos-luz de distância, os astrônomos não conseguiram encontrar qualquer vestígio dos objetos misteriosos, mesmo após 40 horas de observação detalhada e análises subsequentes.

O resultado será publicado em Avisos mensais da Royal Astronomical Society Disponível no servidor de pré-impressão arXiv, reforça o caso de galáxias que misteriosamente carecem de matéria escura, embora seja vital para nossos modelos de evolução galáctica.

“É claro que isso é o que pensávamos e esperávamos, porque confirma nossas medições anteriores”, O astrônomo Pavel Mancera Peña disse: da Universidade de Groningen e Astron na Holanda.

“Mas o problema agora é que a teoria prevê que deveria haver matéria escura em AGC 114905, mas nossas observações dizem que não há matéria escura. Na verdade, a diferença entre teoria e observação está ficando maior.”

A matéria escura é um dos maiores mistérios do universo. Não sabemos o que é porque não podemos detectá-lo diretamente, mas sabemos que existe alguma massa que causa uma série de efeitos no universo que não podem ser explicados apenas pela matéria natural.

As estrelas, por exemplo, orbitam suas galáxias a uma velocidade mais rápida do que pode ser explicado pelo campo gravitacional da matéria comum. A forma como o caminho da luz se curva à medida que viaja pelos imensos campos gravitacionais do espaço intergaláctico é outra.

Os astrônomos acreditam que a matéria escura ajuda a formação de galáxias. Existe uma teia de matéria escura invisível que se estende por todo o universo, e a gravidade que ela gera ajuda a matéria comum a se reunir em galáxias. E de acordo com nossos modelos, a matéria escura também ajuda essas galáxias a ficarem juntas – uma espécie de fator de ligação cósmica.

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Mas os astrônomos encontraram indícios de galáxias sem matéria escura nos últimos anos, ao contrário de nossa crença na existência do universo. Então, quando Mancera Peña e seus colegas encontraram seis galáxias aparentemente sem matéria escura, conforme descrito em um Papel de 2019Eles decidiram dar uma olhada mais de perto.

AGC 114905 é o que chamamos de galáxia anã altamente difusa. É do tamanho da Via Láctea, mas muito menos luminosa e contém muito menos estrelas – cerca de mil vezes menos. Uma vez que têm muito pouca matéria natural, pensa-se que essas galáxias devem ser mantidas juntas por matéria escura.

Então, os pesquisadores examinaram mais de perto o AGC 114905 usando o Very Large Array do NRAO no Novo México, e obtiveram um total de 40 horas de dados observacionais com resolução espacial muito maior. Em seguida, eles traçaram cuidadosamente a curva de rotação galáctica – a velocidade orbital dos objetos em AGC 114905, traçada contra sua distância do centro galáctico.

Esta é uma das maneiras mais comuns de calcular a quantidade de matéria escura em uma galáxia: objetos em uma órbita muito rápida podem ser explicados adicionando matéria escura, e a quantidade de matéria escura afeta a velocidade orbital adicional.

Mas a curva de spin do AGC 114905 não requer a presença de matéria escura. Isso pode ser explicado simplesmente pela quantidade de matéria comum. Isso significa que a quantidade de matéria escura na galáxia parece ser insignificante.

Isso representa um problema difícil porque nenhuma das explicações para a falta de matéria escura parece ser apropriada. Uma explicação, por exemplo, é se uma galáxia massiva próxima removeu AGC 114905 de sua matéria escura, como aparece no caso de outra galáxia difusa descoberta para não conter matéria escura, DF4.

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“Mas não há nada,” Mancera Peña disse:. “E dentro da estrutura da mais famosa formação galáctica, o chamado modelo de matéria escura fria, teremos que introduzir valores de variáveis ​​extremas além da faixa usual. Além disso, com a dinâmica newtoniana modificada, uma teoria alternativa de matéria escura fria , não podemos reproduzir os movimentos do gás dentro da galáxia. “

No caso de outras galáxias contendo quantidades anormais de matéria escura, poderíamos simplesmente ter calculado mal as distâncias. Os pesquisadores disseram que a distância até o AGC 114905 é bem restrita.

Os pesquisadores admitem que é possível que o ângulo de observação estimado esteja errado; Isso poderia explicar a aparente falta de matéria escura. Mas eles disseram, mas deveria ser interrompido por uma margem muito grande.

Além disso, todas as seis galáxias de seus estudos iniciais mostraram comportamento semelhante, em uma gama de inclinações diferentes. Isso, segundo eles, indica que o comportamento não é resultado de um erro sistemático. Eles estão atualmente conduzindo um acompanhamento detalhado de uma segunda galáxia em superespalhamento para tentar chegar ao seu fundo.

Se confirmadas, suas descobertas podem ter implicações muito interessantes para nossa compreensão da evolução galáctica.

“Consolidamos e ilustramos as descobertas anteriores sobre a incrível natureza e dinâmica de galáxias ultra-difusas e ricas em gás. No entanto, sua origem e caminhos evolutivos exatos permanecem em grande parte um mistério,” Os pesquisadores escreveram em seu artigo.

O trabalho atual também mostrou que galáxias ultra-difusas ricas em gás são um grupo promissor para o estudo da matéria escura, pois podem fornecer pistas reveladoras para a compreensão de sua natureza. ”

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A pesquisa está programada para aparecer em Avisos mensais da Royal Astronomical Society e disponível em arXiv.