Para explicar a existência das galáxias e das grandes estruturas que as unem na forma de filamentos de aglomerados de galáxias entrelaçando regiões muito menos povoadas e que até qualificamos como vazios cósmicos, é necessário pôr em jogo a existência de novas partículas relativas à física desconhecida e que não são sensíveis, ou muito pouco, à força eletromagnética. Claramente, essas partículas não podem irradiar luz ou irradiam muito pouca luz, por isso falamos sobre isso com o termo matéria escura, ou mesmo matéria escura. matéria escuratradução do inglês matéria escura.
Esperava-se produzir partículas de matéria escura em colisões de prótons No LHCo que foi fortemente sugerido por certas teorias além da física de modelo padrão que, no entanto, foram propostas usando o mesmo raciocínio que levou à construção teoria eletrofraca e cromodinâmica quântica com o famoso bóson BEH, quarks e neutrinos.
Durante 13,8 mil milhões de anos, o Universo continuou a evoluir. Ao contrário do que nos dizem os nossos olhos quando contemplamos o céu, o que o compõe está longe de ser estático. Os físicos fazem observações em diferentes idades do Universo e realizam simulações nas quais reproduzem sua formação e evolução. Parece que a matéria escura desempenhou um papel importante desde o início do Universo até à formação das grandes estruturas observadas hoje. © CEA Pesquisa
Esta esperança está por enquanto frustrada, como a de detectar direta ou indiretamente essas partículas em fluxos de raios cósmicos.
Matéria escura e lentes gravitacionais
No entanto, a própria forma das grandes estruturas galácticas depende de diversas características das partículas de matéria escura que variam de acordo com as teorias propostas, tais como a sua massas mas também a possibilidade de essas partículas interagirem de acordo com novas forças ainda desconhecidas em laboratório na Terra.
Apesar de tudo, a matéria escura é detectada pelo efeito do seu campo de luz. gravitação não só no movimentos do estrelas em galáxias e galáxias em aglomerados de galáxias, mas também na forma como o colapso gravitacional após o Big Bang também levou rapidamente aocolapso semelhante à matéria normal, dando origem a estrelas e galáxias, e depois a aglomerados de galáxias.
Se estas partículas existem e, portanto, não devemos modificar as leis da mecânica celeste newtoniana, como alguns propõem fazer, dispensando estas partículas para explicar as observações, elas estão em concentrações muito mais massivas do que as da matéria comum.
No vácuo, a luz geralmente viaja em linha reta. Mas num espaço distorcido por um corpo celeste massivo, como uma galáxia, esta trajetória é desviada! Assim, uma fonte de luz localizada atrás de uma galáxia tem uma posição aparente diferente da sua posição real: este é o fenômeno da miragem gravitacional. Este vídeo é originalmente do documentário da web “A Odisseia da Luz” e foi incluído no webdocumentário “Embarque com matéria escura”. © CEA, Animea
Estas concentrações devem, portanto, desviar fortemente os raios de luz, dando um efeito de lente gravitacional distorcendo as imagens que esperaríamos ver das galáxias. Essas deformações podem ser detectadas em bilhões deanos-luz usando telescópios como Hubble e hoje o James Webb. Podemos então traçar mapas de distribuição da matéria escura, mapas em função das características dessas partículas.
O astrofísicos partículas e cosmólogos jogam esse jogo há pelo menos duas décadas, na esperança de resolver possíveis teorias de partículas de matéria escura.
Um extrato do mapa de densidade de matéria escura no cosmos. Por analogia com um mapa da Terra, os picos de densidade seriam análogos aos picos com curvas de nível. Vários desses picos de densidade estão em azul claro neste trecho. © Gavin Leroy, colaboração COSMOS-Webb
Uma pesquisa conjunta de astrónomos da Universidade de Durham criou o mapa mais preciso até agora da matéria escura que flui através do nosso Universo. Esta carta revela a influência desta substância misteriosa e invisível. Ele esclarece como a matéria escura contribuiu para a formação da matéria comum, dando origem a galáxias como a nossa Via Láctea. Para obter uma tradução francesa bastante precisa, clique no retângulo branco no canto inferior direito. As legendas em inglês devem aparecer. Em seguida, clique na porca à direita do retângulo, depois em “Legendas” e por fim em “Traduzir automaticamente”. Escolha “Francês”. © Universidade de Durham
Um mapa duas vezes mais preciso que o do telescópio Hubble
Entendemos, portanto, que reina uma certa excitação entre os teóricos enquanto os observadores acabam de revelar um novo mapa deduzido das observações pelo efeito de lente gravitacional fornecido pelo James-Webb. Explicações sobre este mapa estão disponíveis em artigo publicado em Astronomia da Natureza – existe uma versão de acesso aberto em arXiv.
Você pode consultar um comunicado de imprensa do NASA que acompanha esta publicação e da qual reproduzimos parte do conteúdo.
Esta imagem do telescópio espacial James Webb da NASA, que identifica quase 800.000 galáxias, está sobreposta a um mapa da matéria escura, mostrado em azul. As áreas azuis mais claras indicam maior densidade de matéria escura. Os pesquisadores usaram os dados de Webb para detectar matéria escura – invisível a olho nu – graças à sua influência gravitacional na matéria comum. A área do céu mostrada aqui cobre 0,54 graus quadrados (cerca de 2,5 vezes o tamanho da lua cheia) e está localizada na constelação Sextante. A câmera infravermelha próxima (NIRCam) de Webb observou esta região por aproximadamente 255 horas. © NASA, STScI, J. DePasquale, A. Pagan
Diana Scognamiglio, autora principal do artigo e astrofísica da Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, na Califórnia, declara o seguinte: “ Este é o maior mapa de matéria escura que fizemos com o telescópio Webb, e seu resolução é o dobro de todos os mapas de matéria escura produzidos por outros observatórios. Anteriormente, tínhamos apenas uma imagem difusa da matéria escura. Agora, graças à incrível resolução de Webb, vemos a estrutura invisível doUniverso com surpreendente precisão. »
Estas imagens revelam a presença de matéria escura na mesma região do céu. Eles foram criados usando dados do telescópio Webb da NASA em 2026 (à direita) e do Telescópio Espacial Hubble em 2007 (à esquerda). A resolução mais elevada do Webb lança nova luz sobre como esta componente invisível influencia a distribuição da matéria comum no Universo. Na Figura A, regiões densas de matéria escura estão conectadas por filamentos de baixa densidade, formando uma estrutura semelhante a uma teia de aranha chamada teia cósmica. Este padrão aparece mais claramente nos dados do Webb do que na imagem anterior do Hubble. A matéria comum, incluindo as galáxias, tende a seguir a mesma estrutura subjacente, moldada pela matéria escura. © NASA, STScI, J. DePasquale, A. Pagan
Richard Massey, astrofísico da Universidade de Durham, no Reino Unido, e coautor do novo estudo, explica: “ Onde observamos um grande aglomerado de milhares de galáxias, também observamos uma quantidade igualmente massiva de matéria escura no mesmo local. E quando observamos um fino filamento de matéria comum conectando dois desses aglomerados, observamos também um filamento de matéria escura. Não é apenas uma semelhança de formas. Este mapa mostra-nos que a matéria escura e a matéria comum sempre estiveram presentes no mesmo lugar. Eles evoluíram juntos. »
Na Figura B, algumas estruturas de matéria escura parecem menores nos dados do Webb porque são mais nítidas. A resolução mais alta do Webb também permite definir melhor o tamanho e a posição dos aglomerados de matéria escura no canto inferior esquerdo da imagem. © NASA, STScI, J. DePasquale, A. Pagan