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Telescópio Hubble descobre galáxias oscilantes
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Abell S1063, um enxame de galáxias, observado pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA como parte do programa Frontier Fields.
Crédito: NASA, ESA e J. Lotz (STScI)

 

Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, os astrônomos descobriram que as galáxias mais brilhantes dentro de enxames galácticos "oscilam" em relação ao centro de massa do enxame. Este resultado inesperado é inconsistente com as previsões feitas pelo modelo padrão atual da matéria escura. Com uma análise mais aprofundada, pode fornecer informações sobre a natureza da matéria escura, talvez até indicando a presença de uma nova física.

A matéria escura constitui um pouco mais que 25% de toda a matéria no Universo, mas não pode ser observada diretamente, o que a torna num dos maiores mistérios da astronomia moderna. Halos invisíveis da elusiva matéria escura englobam tanto galáxias como enxames de galáxias. Estes últimos astros são agrupamentos gigantescos de até mil galáxias imersas em gás intergaláctico quente. Estes grupos têm núcleos muito densos, cada um contendo uma galáxia massiva chamada de "galáxia mais brilhante do enxame" (em inglês, "brightest cluster galaxy", ou BCG).

O modelo padrão da matéria escura (modelo da matéria escura fria) prevê que assim que um enxame galáctico regresse a um estado "relaxado" após sofrer turbulência de um evento de fusão, a BCG não se move do centro do enxame. É mantida no lugar pela enorme influência gravitacional da matéria escura.
Mas agora, uma equipa de astrônomos suíços, franceses e britânicos analisou dez enxames galácticos com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e descobriu que as suas BCGs não estão fixas no centro como esperado.

Os dados do Hubble indicam que "oscilam" em torno do centro de massa de cada enxame muito tempo depois do enxame galáctico regressar a um estado relaxado após uma fusão. Por outras palavras, o centro das partes visíveis de cada enxame galáctico e o centro da massa total do enxame - incluindo o halo de matéria escura - não coincidem, até um máximo de 40.000 anos-luz.

"Descobrimos que as BCGs oscilam em torno do centro dos halos," explica David Harvey, astrônomo da EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne), Suíça, e autor principal do artigo. "Iso indica que, ao invés de uma região densa no centro do enxame de galáxias, conforme previsto pelo modelo da matéria escura fria, há uma densidade central muito menor. Este é um sinal impressionante de formas exóticas da matéria escura no coração dos enxames galácticos."

A oscilação das BCGs só podia ser analisada caso os enxames galácticos estudados também atuassem como lentes gravitacionais. São tão massivos que distorcem o espaço-tempo o suficiente para curvar a luz de objetos mais distantes por trás. Este efeito, chamado lente gravitacional forte, pode ser usado para mapear a matéria escura associada com o enxame, permitindo que os astrônomos determinem a posição exata do centro de massa e depois meçam o deslocamento da BCG em relação a esse centro.

Se esta "oscilação" não é um fenômeno astrofísico desconhecido e for, de fato, o resultado do comportamento da matéria escura, então é inconsistente com o modelo padrão da matéria escura e só pode ser explicado caso as partículas de matéria escura possam interagir umas com as outras - uma forte contradição da compreensão atual da matéria escura. Isto poderá indicar que é necessária uma nova física fundamental para resolver o mistério da matéria escura.

O co-autor Frederic Courbin, também da EPFL, conclui: "estamos ansiosos por levantamentos maiores - como o levantamento Euclides - que irá ampliar o nosso conjunto de dados. Podemos então determinar se a oscilação das BCGs é o resultado de um fenômeno astrofísico novo ou de uma nova física fundamental. Ambos os quais seriam excitantes!"

 
 
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