A impressão de um artista de duas galáxias em colisão. Crédito da imagem: ESO Clique para ampliar
A matéria escura é uma substância misteriosa que parece representar 25% da massa do universo. Astrônomos europeus mediram a quantidade de matéria escura em várias galáxias e descobriram que uma grande parte delas está desequilibrada; seus movimentos internos são muito perturbados. Isso significa que muitas galáxias - até 40% - passaram recentemente por fusões ou quase colisões.
Estudando várias dezenas de galáxias distantes, uma equipe internacional de astrônomos descobriu que as galáxias tinham a mesma quantidade de matéria escura em relação às estrelas, 6 bilhões de anos atrás, do que têm agora. Se confirmado, isso sugere uma interação muito mais próxima entre matéria escura e normal do que se pensava anteriormente. Os cientistas também descobriram que até 4 em cada 10 galáxias estão desequilibradas. Esses resultados lançam uma nova luz sobre como as galáxias se formam e evoluem desde que o Universo tinha apenas metade da sua idade atual.
"Isso pode implicar que colisões e fusões são importantes na formação e evolução de galáxias", disse François Hammer, Observatório de Paris, França e um dos líderes da equipe.
Os cientistas estavam interessados em descobrir como as galáxias distantes - assim vistas como eram quando o Universo era mais jovem - evoluíram para as próximas. Em particular, eles queriam estudar a importância da matéria escura nas galáxias.
"Matéria escura, que compõe cerca de 25% do universo, é uma palavra simples para descrever algo que realmente não entendemos", disse Hector Flores, co-líder. "Observando como a galáxia gira, sabemos que a matéria escura deve estar presente, caso contrário essas estruturas gigantes se dissolveriam".
Nas galáxias próximas, e em nossa própria Via Láctea, os astrônomos descobriram que existe uma relação entre a quantidade de matéria escura e as estrelas comuns: para cada quilograma de material dentro de uma estrela, existem cerca de 30 quilogramas de matéria escura. Mas essa relação entre matéria escura e comum ainda se mantém no passado do Universo?
Isso exigia a medição da velocidade em diferentes partes de galáxias distantes, um experimento bastante complicado: as medições anteriores foram realmente incapazes de sondar essas galáxias com detalhes suficientes, uma vez que tiveram que selecionar uma única fenda, ou seja, uma única direção, através da galáxia.
As coisas mudaram com a disponibilidade do espectrógrafo GIRAFFE de múltiplos objetos, agora instalado no telescópio unitário Kueyen de 8,2 m do Very Large Telescope (VLT) do ESO no Observatório Paranal (Chile).
Em um modo, conhecido como "espectroscopia 3D" ou "campo integrado", este instrumento pode obter espectros simultâneos de áreas menores de objetos estendidos, como galáxias ou nebulosas. Para isso, 15 pacotes de fibra implementáveis, as chamadas Unidades de Campo Integral (IFUs), cf. O ESO PR 01/02 é usado para fazer medições meticulosas de galáxias distantes. Cada IFU é um conjunto de lentes bidimensionais microscópicas e de última geração, com uma abertura de 3 x 2 arcseg2 no céu. É como o olho de um inseto, com vinte microlentes acopladas a fibras ópticas, levando a luz registrada em cada ponto do campo para a fenda de entrada do espectrógrafo.
“O GIRAFFE no VLT do ESO é o único instrumento no mundo capaz de analisar simultaneamente a luz proveniente de 15 galáxias, cobrindo um campo de visão quase tão grande quanto a lua cheia”, disse Mathieu Puech, principal autor de um dos artigos que apresentam o resultados. "Cada galáxia observada neste modo é dividida em áreas menores e contínuas, onde os espectros são obtidos ao mesmo tempo."
Os astrônomos usaram o GIRAFFE para medir os campos de velocidade de várias dezenas de galáxias distantes, levando à surpreendente descoberta de que até 40% das galáxias distantes estavam "desequilibradas" - seus movimentos internos eram muito perturbados - um possível sinal de que estavam. ainda mostrando o resultado de colisões entre galáxias.
Quando se limitaram apenas às galáxias que aparentemente alcançaram seu equilíbrio, os cientistas descobriram que a relação entre a matéria escura e o conteúdo estelar não parecia ter evoluído nos últimos 6 bilhões de anos.
Graças à sua excelente resolução espectral, o GIRAFFE também permite, pela primeira vez, estudar a distribuição de gás em função de sua densidade em galáxias tão distantes. Os resultados mais espetaculares revelam um possível fluxo de gás e energia impulsionado pela intensa formação estelar dentro da galáxia e uma região gigante de gás muito quente (região HII) em uma galáxia em equilíbrio que produz muitas estrelas.
“Essa técnica pode ser expandida para obter mapas de muitas características físicas e químicas de galáxias distantes, permitindo-nos estudar em detalhes como eles acumularam sua massa durante toda a sua vida”, disse François Hammer. "Em muitos aspectos, o GIRAFFE e seu modo de campo multi-integral nos dão uma primeira amostra do que será alcançado com futuros telescópios extremamente grandes".
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
