Astrônomos confirmam a existência de galáxias incomuns, sem matéria escura, que desafiam teorias.

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Galáxias incomuns desafiam a teoria da matéria escura.

O Keck Observatory relata que, depois de receber elogios e ceticismo, a equipe de astrônomos que descobriu a NGC 1052-DF2, a primeira galáxia conhecida a conter pouca ou nenhuma matéria escura, está de volta com evidências mais fortes sobre sua natureza bizarra.

A matéria escura é uma substância misteriosa e invisível que normalmente domina a composição das galáxias; encontrar um objeto que esteja com falta de matéria escura é sem precedentes e foi uma surpresa completa.

NGC 1052-DF2. PC: NASA, ESA, AND P. Van Dokkum (Yale University)

Em 2018, os pesquisadores publicaram seu estudo original sobre a galáxia NGC 1052-DF2 - DF2 abreviada - a primeira galáxia conhecida a conter pouca ou nenhuma matéria escura. A descoberta foi altamente significativa porque mostrou que a matéria escura nem sempre está associada à matéria tradicional em escala galáctica. Também descartou várias teorias que diziam que a matéria escura não é uma substância, mas uma manifestação das leis da gravidade em escala cósmica.

A matéria escura invisível tipicamente domina a composição das galáxias. Encontrar um objeto sem matéria escura foi sem precedentes e levou a um bom debate dentro da comunidade científica.

"Se há um objeto, você sempre tem uma pequena voz no fundo de sua mente dizendo: 'mas e se você estiver errado?'", Disse o líder da equipe Pieter van Dokkum, professor de astronomia da Sol Goldman em Yale. “Apesar de termos feito todos os testes que pudemos pensar, estávamos preocupados com o fato de a natureza nos ter jogado por um ciclo e conspirado para fazer algo parecer realmente especial, enquanto era algo realmente mais mundano.”

Agora, um par de novos estudos que aparecem no The Astrophysical Journal Letters apóiam a descoberta inicial da equipe.

"O fato de estarmos vendo algo que é completamente novo é fascinante", disse a estudante de pós-graduação de Yale, Shany Danieli, que viu pela primeira vez a galáxia há dois anos. "Ninguém sabia que tais galáxias existiam, e a melhor coisa do mundo para um estudante de astronomia é descobrir um objeto, seja um planeta, uma estrela ou uma galáxia, sobre a qual ninguém sabia ou sequer pensou".

 P. VAN DOKKUM (UNIVERSIDADE DE YALE) / STScI / ACS

Danieli é o autor principal de um dos novos estudos. Confirma as observações iniciais da equipe do DF2, usando medições mais precisas do W.M. Keck Cosmic Web Imager do Observatório Keck. Os pesquisadores descobriram que as estrelas dentro da galáxia estão se movendo a uma velocidade consistente com a massa da matéria normal da galáxia. Se houvesse matéria escura no DF2, as estrelas estariam se movendo muito mais rápido.

Van Dokkum é o autor principal do outro novo estudo, que detalha a descoberta de uma segunda galáxia desprovida de matéria escura. Essa galáxia é nomeada DF4.

"Descobrir uma segunda galáxia com pouca ou nenhuma matéria escura é tão excitante quanto a descoberta inicial do DF2", disse van Dokkum. “Isso significa que as chances de encontrar mais dessas galáxias são agora maiores do que pensávamos anteriormente. Como não temos boas idéias de como essas galáxias são formadas, espero que essas descobertas encorajem mais cientistas a trabalhar neste enigma. ”

Ambos DF2 e DF4 fazem parte de uma classe relativamente nova de galáxias chamadas galáxias ultra-difusas (UDGs). Eles são tão grandes quanto a Via Láctea, mas têm entre 100 a 1.000 vezes menos estrelas. Isso faz com que pareçam fofos e translúcidos - e difíceis de observar.

(27 de março de 2019) PC: P. VAN DOKKUM (UNIVERSIDADE DE YALE) / STScI / ACS

 Uma imagem de pesquisa tirada com o Dragonfly Telephoto Array mostra objetos dentro do campo da galáxia elíptica NGC 1052 (centro). 

Entre esses objetos estão DF2 (canto inferior esquerdo) e DF4 (canto superior direito); 

ambas são galáxias com deficiência de matéria escura que são semelhantes em tamanho, luminosidade, morfologia, população aglomerada globular e dispersão de velocidade. 

Ironicamente, a falta de matéria escura nestes UDG fortalece o caso da matéria escura, dizem os pesquisadores. Isso prova que a matéria escura é uma substância que não é acoplada à matéria normal, uma vez que elas podem ser encontradas separadamente.

Além de van Dokkum e Danieli, os membros da equipe incluem Roberto Abraham, da Universidade de Toronto, Aaron Romanowsky, da San Jose State University, e Charlie Conroy, de Harvard.

Danieli está conduzindo uma ampla pesquisa de área com o Dragonfly Telephoto Array - um telescópio projetado por van Dokkum - para procurar mais exemplos de uma maneira sistemática, e depois observar os candidatos novamente usando os telescópios Keck.

"Esperamos, em seguida, descobrir o quão comuns são essas galáxias e se elas existem em outras áreas do universo", disse Danieli. “Queremos encontrar mais evidências que nos ajudem a entender como as propriedades dessas galáxias funcionam com nossas teorias atuais. Nossa esperança é que isso nos leve um passo adiante na compreensão de um dos maiores mistérios do nosso universo - a natureza da matéria escura. ”

Fonte: scitechdaily

Shany Danieli, et al., “Still Missing Dark Matter: KCWI High-resolution Stellar Kinematics of NGC1052-DF2,” ApJL, 2019; doi:10.3847/2041-8213/ab0e8c
Pieter van Dokkum. et al., “A Second Galaxy Missing Dark Matter in the NGC 1052 Group,” ApJL, 2019; doi:10.3847/2041-8213/ab0d92

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