Uma análise de dados do Telescópio Espacial James Webb pode mudar o entendimento de que galáxias são pequenas, caóticas e de formato irregular. Cientistas internacionais liderados por uma equipe da Universidade de Genebra descobriram uma galáxia espiral formada apenas um bilhão de anos após o Big Bang.
Até então, acreditava-se que galáxias como a Via Láctea levariam trilhões de anos para se constituírem como tal. A descoberta publicada na Astronomy & Astrophysics oferece novos insights sobre como esses sistemas podem evoluir rapidamente no Universo primitivo.
Com seus braços espirais e grande disco de formação de estrelas, Zhúlóng se assemelha à Via Láctea (Imagem: Universidade de Genebra/Divulgação)
Sobre a descoberta
Os cientistas batizaram a galáxia de Zhúlóng, que significa “Dragão da Tocha” na mitologia chinesa. Apesar do estágio inicial, o sistema foi considerado “surpreendentemente maduro”, com uma protuberância central antiga, um grande disco de formação estelar e braços espirais.
“O que faz Zhúlóng se destacar é o quanto ele se assemelha à Via Láctea em forma, tamanho e massa estelar”, explica o Dr. Mengyuan Xiao, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e principal autor do estudo.
O disco da galáxia abrange mais de 60.000 anos-luz, comparável à nossa própria galáxia, e contém mais de 100 bilhões de massas solares em estrelas. Isso levanta questões sobre como galáxias espirais massivas e bem ordenadas puderam se formar tão logo após o Big Bang.
Descoberta foi feita após análise de imagens capturadas pelo James Webb (Imagem: dima_zel/iStock)
Em busca do novo
A identificação de Zhúlóng foi possível graças a profundas análises da pesquisa PANORAMIC realizada pelo James Webb. O programa explora uma nova metodologia para capturar imagens de alta qualidade enquanto o telescópio coleta dados de outros alvos.
“Isso permite que o JWST mapeie grandes áreas do céu, o que é essencial para descobrir galáxias massivas, já que elas são incrivelmente raras”, diz a Dra. Christina Williams, astrônoma assistente no NOIRLab e pesquisadora principal do programa PANORAMIC.
Observações futuras do JWST e do Atacama Large Millimeter Array (ALMA) ajudarão a confirmar suas propriedades e revelar mais sobre seu histórico de formação.
A Grande Muralha Hércules-Corona Borealis é a maior estrutura cósmica já registrada, estendendo-se por uma vasta região do Universo observável. Se seu tamanho já era incompreensível, a situação ficou ainda mais complexa agora que dados de Explosões de Raios Gama (GRBs) sugerem que a muralha pode ser ainda maior do que se imaginava.
Localizada nas regiões celestes entre as constelações de Hércules e Corona Borealis (o que explica seu nome), essa colossal rede cósmica é composta por milhares de aglomerados de galáxias interconectados por enormes filamentos de matéria escura e gases interestelares. Sua extensão é estimada em mais de 10 bilhões de anos-luz.
A descoberta da muralha em 2014 foi possível graças ao projeto SDSS (Sloan Digital Sky Survey), que mapeou cuidadosamente o céu e identificou milhares de galáxias, aglomerados e filamentos de matéria escura. Foi durante o SDSS que os astrônomos começaram a perceber a presença dessa gigantesca estrutura no cosmos.
A mesma equipe que detectou o objeto há mais de 10 anos agora foi responsável por medir seu tamanho com a maior precisão já alcançada. Os pesquisadores descobriram que ela se estende por uma faixa radial maior do que a calculada anteriormente. Antes desse estudo, os cientistas não sabiam que algumas explosões de raios gama próximas também faziam parte dessa estrutura colossal.
“Como a extensão mais distante da Grande Muralha Hércules-Corona Borealis é difícil de verificar, a descoberta mais interessante é que suas partes mais próximas estão mais próximas de nós do que havia sido identificado anteriormente”, disse Jon Hakkila, da Universidade do Alabama em Huntsville e um dos líderes do estudo, ao Space.com.
Exemplo de galáxia (Imagem: ESA/Hubble & NASA)
Grande Muralha Hércules-Corona Borealis é a maior estrutura já vista
Para entender a imensidão dessa estrutura, é preciso considerar que a distância entre a Terra e a galáxia vizinha mais próxima, Andrômeda, é de cerca de 2,5 milhões de anos-luz. Isso significa que a Grande Muralha Hércules-Corona Borealis se estende por uma região mais de 4.000 vezes maior do que essa distância.
“Nossa amostra de explosões de raios gama não é grande o suficiente para estabelecer limites superiores mais precisos para o tamanho máximo da Grande Muralha Hércules-Corona Borealis do que já temos”, disse Hakkila. “Mas ela provavelmente se estende além dos 10 bilhões de anos-luz que havíamos identificado anteriormente. É maior do que quase tudo com que possa ser comparada.”
As GRBs de longa duração são explosões de raios gama de alta energia com duração superior a dois segundos, originadas do colapso do núcleo de estrelas massivas. Já as GRBs de curta duração resultam da colisão e fusão de dois remanescentes estelares ultradensos, como estrelas de nêutrons, em sistemas binários.
“Em ambos os casos, as tremendas energias produzidas pelo colapso do sistema estelar são ejetadas na forma de jatos de partículas relativísticas. Longe da origem do jato, as partículas interagem para produzir raios gama e raios X”, explicou Hakkila. “As explosões de raios gama podem ser detectadas a distâncias incrivelmente grandes porque são extremamente luminosas.”
Para determinar o novo tamanho da Grande Muralha Hércules-Corona Borealis, os cientistas usaram um banco de dados de GRBs coletadas pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA até 2018. “Foram necessários anos de observação para compilar uma amostra desse tamanho, utilizando dados principalmente do Fermi e do Swift, que foram fundamentais para construir esse conjunto de dados sem precedentes”, destacou Hakkila. Uma versão pré-revisada por pares da pesquisa da equipe aparece no site de repositório de artigos arXiv.
Agora, os cientistas planejam aumentar o número de observações na tentativa de obter uma estimativa mais precisa do tamanho da maior estrutura cósmica já registrada. Para isso, o THESEUS, uma missão proposta pela ESA e projetada para revolucionar os estudos de GRBs, será essencial.
Ao observarmos o céu noturno, é comum identificar padrões formados pelas estrelas, que muitas vezes lembram objetos, figuras ou formas conhecidas. Desde os tempos antigos, diferentes culturas atribuem significados e nomes a esses desenhos celestes.
Entre essas formações estão os chamados asterismos, estruturas que, embora não sejam oficialmente reconhecidas como constelações, são amplamente usadas para facilitar a navegação astronômica e a localização de estrelas.
Eles representam um elo entre o conhecimento científico moderno e a observação ancestral do cosmos.
O que é um asterismo?
Asterismo é o nome dado a um padrão reconhecível de estrelas no céu que forma uma figura, como um triângulo, uma colher ou uma linha brilhante.
A nebulosa NGC-1999, que fica a 1,4 mil anos-luz de distância na Terra, na constelação de Órion, é uma nebulosa de reflexão. Imagem: Tragoolchitr Jittasaiyapan – Shutterstock
Esses desenhos, visíveis a olho nu, não são considerados constelações formais, mas ainda assim ajudam observadores a se localizar no céu noturno.
Enquanto as constelações foram oficialmente definidas pela União Astronômica Internacional (UAI), os asterismos são construções populares, criadas por culturas ao longo da história para facilitar a navegação e a identificação de regiões celestes.
A diferença entre constelação e asterismo está principalmente na oficialidade e abrangência. Uma constelação é uma área do céu com fronteiras claramente definidas, como Leão ou Escorpião.
Já o asterismo é apenas um agrupamento de estrelas dentro de uma ou mais constelações. Eles podem ser parte de uma constelação (como o Cruzeiro do Sul, que é ao mesmo tempo constelação e asterismo) ou compostos por estrelas de várias constelações diferentes.
Um dos asterismos mais conhecidos do Hemisfério Norte é o Grande Carro (ou Big Dipper), que faz parte da constelação Ursa Maior.
Ele forma a figura de uma grande concha ou colher e tem sido usado há séculos como uma ferramenta para localização no céu. Prolongando-se em linha reta a partir das duas estrelas frontais do Grande Carro, é possível encontrar a Estrela Polar, que está alinhada com o Polo Norte Celeste.
Constelações de Ursa Maior e Ursa Menor, com a estrela Polaris na ponta. Crédito: Mycola – iStockphotos
Outro exemplo importante é o Triângulo de Verão, composto pelas estrelas Vega (da constelação Lira), Altair (da constelação Águia) e Deneb (da constelação Cisne).
Esse triângulo imaginário se destaca durante os meses mais quentes no Hemisfério Norte e serve como ponto de partida para localizar outras estrelas e constelações.
Já no Hemisfério Sul, o Cruzeiro do Sul é um asterismo notável e culturalmente importante, presente até mesmo em bandeiras de países como Brasil, Austrália e Nova Zelândia.
Os asterismos também são valiosos na educação astronômica. Como são fáceis de visualizar e memorizar, eles ajudam iniciantes a se familiarizarem com o céu noturno.
Alguns são visíveis mesmo em áreas urbanas, onde a poluição luminosa torna difícil identificar constelações completas. São como atalhos visuais que introduzem os curiosos à astronomia, funcionando quase como placas de trânsito estelar.
Vale destacar que diferentes culturas podem reconhecer diferentes asterismos. Antes da padronização das constelações pela UAI, em 1922, muitos povos já mapeavam o céu com base em padrões próprios. Isso faz dos asterismos uma ponte entre ciência e tradição, unindo conhecimento astronômico moderno com saberes antigos.
Uma galáxia minúscula e ultrafria orbitando a Via Láctea foi descoberta pelo DELVE Survey, uma colaboração internacional para observar o Universo. O astrônomo Guilherme Limberg, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP, atuou na pesquisa, publicada no “The Astrophysical Journal”, com financiamento da NASA e outras instituições.
Batizada de Aquarius III, essa nova vizinha cósmica pode conter apenas algumas centenas ou milhares de estrelas – um número ínfimo se comparado às grandes galáxias como a Via Láctea, com 100 bilhões a 400 bilhões de estrelas, e a Grande Nuvem de Magalhães, contendo entre 10 bilhões e 30 bilhões de estrelas.
A descoberta foi conduzida em duas etapas. Primeiro, os cientistas usaram imagens públicas capturadas pelo Telescópio Victor M. Blanco, no Chile. Graças ao longo tempo de exposição das fotos, o equipamento registrou áreas com alta densidade de luz, indicando aglomerados de estrelas que poderiam ser galáxias candidatas. Na segunda fase, técnicas de espectroscopia confirmaram que Aquarius III é, de fato, uma galáxia satélite ultrafria com baixa metalicidade, ou seja, poucos elementos químicos além de hidrogênio e hélio – características típicas de objetos antigos no Universo.
Matéria escura na galáxia
Para confirmar sua natureza galáctica, os pesquisadores precisavam identificar a presença de matéria escura, componente invisível que responde pela maior parte da massa do Universo. Usando um espectrógrafo, eles analisaram a luz emitida pelas estrelas para inferir propriedades como composição química, distância e órbita. Quando as velocidades observadas não coincidiram com as estimativas baseadas apenas nos elementos visíveis, ficou claro que algo invisível – a matéria escura – estava influenciando o sistema.
Galáxias anãs como Aquarius III são consideradas laboratórios ideais para estudar a formação do Universo. Apesar de seu tamanho modesto, elas desafiam os modelos cosmológicos atuais, pois processos físicos universais devem explicar tanto a formação de gigantes como a Via Láctea quanto dessas estruturas minúsculas.
Pistas valiosas sobre o Universo
Nesse sentido, como aponta o astrônomo brasileiro, as galáxias anãs representam os sistemas galácticos mais frágeis, onde pequenas variações nas condições iniciais de formação podem ter grandes impactos. Segundo Limberg, por esse motivo, estudar galáxias menores permite testar os limites dos modelos cosmológicos.
Além disso, essas galáxias estão envoltas em halos de matéria escura, cujas propriedades ainda são pouco compreendidas. Descobrir qual é a menor massa necessária para formar um halo de matéria escura ou qual o menor tamanho possível dessas regiões é um dos grandes enigmas da astrofísica moderna. Galáxias como Aquarius III podem fornecer pistas valiosas.
Um grupo de cientistas da Sérvia utilizou dados espaciais para explorar a radiogaláxia em formato de X nomeada de 3C 315. Eles coletaram informações do atlas de fontes de rádio de Leahy e do Banco de Dados Extragaláctico (NED) da NASA/IPAC para produzirem a pesquisa, que está publicada no repositório arXiv.
As radiogaláxias são conhecidas por liberarem grandes quantidades de ondas de rádio a partir de seus centros. Os buracos negros no núcleo dessas formações comprimem gás e poeira, gerando jatos de alta energia que aceleram partículas carregadas eletricamente para altas velocidades.
Muitas delas tem um formato em X. A principal hipótese é de que a causa disso pode ser um núcleo galáctico ativo (AGN) que passou por duas épocas diferentes de atividade.
Há também radiogaláxias que são fontes duplas de ondas de rádio associadas a núcleos galáticos, conhecidas como DRAGNs. Elas são nuvens de plasma emissor de rádio que foram disparadas de AGNs por meio de jatos estreitos.
Os cientistas classificaram 3C 315 como um protótipo de DRAGN. Sua forma exibe dois conjuntos de lóbulos angulados para formar suas duas “asas”, sendo altamente esticados na direção noroeste-sudeste. Ela também conta com uma galáxia elíptica ao seu lado.
Uma galáxia intrigante
Pesquisas anteriores descobriram que, além de uma estrutura diferente, o espectro dela também se comporta de forma peculiar. A equipe de astrônomos liderada por Vesna Borka Jovanović, da Universidade de Belgrado, na Sérvia, analisou em detalhes para obter mais informações sobre essas propriedades únicas.
Eles obtiveram dados da distribuição de índices espectrais e observaram como eles mudam em toda a área de 3C 315. O mapa da galáxia mostra que esses índices variam em três caminhos diferentes e que o valor do índice espectral médio é diferente ao longo de cada um desses trajetos.
Três caminhos onde o índice espectral de 3C 315 varia. (Imagem: V. BORKA JOVANOVIĆ et. al)
Com base nessas informações, a equipe concluiu que a emissão não térmica, chamada de sincrotron, é o mecanismo de radiação dominante sobre toda a formação galáctica.
O grupo descobriu que o núcleo da galáxia é brilhante e imponente. Ela e sua acompanhante estão localizadas dentro de um aglomerado, por isso, os autores assumem que o ambiente desempenha provavelmente o maior papel na evolução e no formato dessa radiogaláxia.
“Chegamos à conclusão de que os resultados deste estudo serão úteis para entender o processo evolutivo da fonte de rádio 3C 315”, finalizam os cientistas.
Uma equipe da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália, usou dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST) para fazer uma descoberta surpreendente: eles encontraram uma galáxia de disco espiral gigante do início do universo. O astro é três vezes maior do que seus semelhantes da época.
A análise do objeto foi publicada na revista Nature Astronomynesta segunda-feira (17) e abre portas para estudar a formação do cosmos, incluindo os próprios discos galáticos.
Análise da galáxia Big Wheel (Imagem: Nature Astronomy/Reprodução)
Galáxia é três vezes maior do que outros astros da época
A descoberta é um disco galáctico, estruturas planas e rotativas, cheias de estrelas, gás e poeira que orbitam o núcleo central. O nosso Sistema Solar, por exemplo, orbita o disco da Via Láctea.
O especialista em modelagem espectral de galáxias de Swinburne, Dr. Themiya Nanayakkara, que participa da pesquisa, explicou que a formação dos discos é um “quebra-cabeça extraordinário”. O astro em questão é datado de quando o universo tinha apenas 2,4 bilhões de anos e desafia os modelos existentes do que se sabia sobre sua formação. E mais: eles sugerem que podem ter sido o berço dos primeiros gigantes do universo.
Pesquisadores usaram dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST), da NASA (Imagem: Dima Zel/Shutterstock)
Como foi a descoberta
A equipe usou dois instrumentos do James Webb, a NIRCam e o NIRSpec. A observação foi direcionada para uma região específica do céu, que abriga um quasar.
Nessa região, o grupo identificou algumas galáxias e analisou seus desvios para vermelho, sua morfologia e cinemática. Essas observações levaram à descoberta de uma galáxia de disco, apelidada de Big Wheel. O que mais chamou atenção no astro é seu raio óptico, pelo menos três vezes maior do que o previsto para simulações cosmológicas atuais.
Análises posteriores confirmaram que o disco galático gira a 300 quilômetros por segundo. Com isso, ele se tornou o maior já registrado entre astros do início do universo. Em relação aos discos atuais, ele é comparável aos astros mais massivos de que temos conhecimento.
Análise da natureza da galáxia de disco Big Wheel (Imagem: Nature Astronomy/Reprodução)
Disco revela pistas sobre formação das galáxias
De acordo com o Dr. Nanayakkara, ao Phys.org, o disco está em um ambiental altamente denso. Isso sugere que ele pode ser um ambiente favorável para sua própria formação;
O cientistas explicou que faltam galáxias comparáveis ao Big Wheel para sustentar as simulações atuais;
Por isso a descoberta é tão importante: para que um disco se forme tão cedo na história do cosmos e cresça tanto, como aconteceu nesse caso, o ambiente teve que ser propício, com fluxos de gás e fusões entre galáxias.
Um estudo anterior já havia revelado que o quasar que serviu como base para o trabalho desta semana está em um aglomerado de protogaláxias, uma região com alta concentração de galáxias, gás e buracos negros. A pesquisa atual abre caminho para estudar esse território que, até agora, foi pouco explorado, ajudando a entender a formação do universo primitivo.
Pesquisadores da Universidade de Michigan encontraram a menor e mais escura galáxia satélite de Andrômeda, a vizinha galáctica mais próxima da Via Láctea. Chamada Andrômeda XXXV, ela está localizada a três milhões de anos-luz de distância — desafiando a comunidade científica a repensar a evolução desse tipo de sistema.
Galáxias satélites ficam distantes de sua hospedeira central, mas ainda próximas o suficiente para serem capturadas em seu alcance gravitacional. A Via Láctea também hospeda dezenas desses sistemas.
“Essas são galáxias totalmente funcionais, mas têm cerca de um milionésimo do tamanho da Via Láctea”, disse o autor sênior do estudo publicado no Astrophysical Journal Letters, Eric Bell. “É como ter um ser humano perfeitamente funcional do tamanho de um grão de arroz.”
Por serem menores, são mais fracas e difíceis de detectar, o que só se tornou realidade nas últimas duas décadas. No caso de Andrômeda XXXV, a equipe liderada pelo pesquisador Marcos Arias fez uma inspeção no espaço usando o Telescópio Espacial Hubble.
Mapa mostra a galáxia de Andrômeda e seus satélites (Imagem: Reprodução)
A descoberta remodela algumas noções de como as galáxias evoluem, como por quanto tempo elas conseguem formar estrelas.
“A maioria dos satélites da Via Láctea tem populações de estrelas muito antigas. Eles pararam de formar estrelas há cerca de 10 bilhões de anos”, disse Arias. “O que estamos vendo é que satélites semelhantes em Andrômeda podem formar estrelas até alguns bilhões de anos atrás — cerca de 6 bilhões de anos.”
A formação de galáxias demanda um estoque de gás disponível para condensar em estrelas. Com base na nova observação, a pergunta que fica é: o suprimento de gás acaba por si só ou é sugado por um hospedeiro maior?
No caso da Via Láctea, a hipótese mais aceita é a de que o o gás para a formação de estrelas se extinguiu por conta própria. Mas as galáxias menores ao redor de Andrômeda parecem ter sido “mortas” por sua galáxia-mãe.
“Está um pouco escuro, mas é se elas caíram ou foram empurradas. Essas galáxias parecem ter sido empurradas”, disse Bell. “Com isso, aprendemos algo qualitativamente novo sobre a formação de galáxias a partir delas.”
Sobrevivência da Andrômeda XXXV ainda é um mistério (Imagem: PavelSmilyk/iStock)
Voltando no tempo
O longo período de formação estelar de Andrômeda XXXV também nos leva de volta à época mais antiga do universo, o Big Bang, quando as condições eram quentes e densas, favorecendo a origem de estrelas e as primeiras galáxias.
Assim como os primeiros buracos negros, esses sistemas explodiram energia, “matando” galáxias muito pequenas (aquelas com menos massa do que cerca de 100.000 sóis). Todo esse calor teria acabado com o gás necessário para a formação de estrelas nesses sistemas. Mas Andrômeda XXXV sobreviveu.
“Essa coisa tem cerca de 20.000 massas solares e ainda assim estava formando estrelas muito bem por alguns bilhões de anos a mais”, disse Bell. “Não tenho uma resposta. Estamos apenas aprendendo que as consequências são mais complicadas do que pensávamos”.
Uma anomalia no centro da Via Láctea pode indicar um novo candidato à matéria escura. Se confirmada, essa descoberta pode mudar a forma como os cientistas estudam essa substância misteriosa, que compõe a maior parte do Universo.
Relatado em um artigo publicado nesta segunda-feira (10) na revista Physical Review Letters, o fenômeno observado envolve uma quantidade incomum de gás ionizado na região conhecida como Zona Molecular Central (CMZ). De acordo com os pesquisadores, essa ionização pode ser resultado da interação de uma forma específica de matéria escura, diferente das hipóteses já apresentadas.
Representação artística da matéria escura, que compõe mais de 85% do Universo. Crédito: KIPC/SLAC?AMNH
Esse novo candidato seria mais leve do que os suspeitos anteriores e teria uma característica intrigante: ele se auto-aniquila. Ou seja, quando duas dessas partículas se encontram, elas se destroem e geram elétrons e pósitrons (a versão de antimatéria do elétron).
Mesmo que a aniquilação dessas partículas seja rara, ela ocorreria com maior frequência no centro das galáxias, onde a matéria escura tende a se concentrar. Para os cientistas, esse efeito pode ser a chave para detectar a presença dessa substância misteriosa no Universo.
O que sabemos sobre a matéria escura
A matéria escura é um dos maiores enigmas da física moderna. Estima-se que, junto com a energia escura, ela represente cerca de 85% da composição do cosmos.
A principal evidência de sua existência vem dos efeitos gravitacionais. A matéria escura influencia a movimentação de galáxias e aglomerados cósmicos, mantendo sua estrutura coesa.
Ao longo das décadas, diversos candidatos à matéria escura foram propostos. Entre os mais estudados estão as Partículas Massivas de Interação Fraca (WIMPs) e os áxions, que são partículas hipotéticas extremamente leves. Agora, esse novo suspeito surge como uma alternativa promissora, apresentando características que poderiam explicar melhor o grande enigma.
Composição química do Universo. Créditos: Informações CEFETMG / Arte: Olhar Digital
Hipótese surge como um novo caminho para entender o Universo
A proposta da equipe liderada por Shyam Balaji, pesquisador do King’s College London, na Inglaterra, sugere que essa forma de matéria escura poderia ser detectada de maneira indireta, não pelos efeitos gravitacionais, mas por meio de seus efeitos químicos no espaço. Se sua hipótese estiver correta, isso representaria uma nova abordagem para estudar esse componente invisível do cosmos.
Segundo Balaji explicou ao site Space.com, a grande vantagem desse modelo é que ele permite uma verificação experimental relativamente acessível. Se a matéria escura realmente estiver ionizando a CMZ, seria possível mapear essa atividade e compará-la à distribuição esperada da substância.
“Ao contrário da maioria dos candidatos à matéria escura, que são frequentemente estudados por meio de seus efeitos gravitacionais, essa forma de matéria escura pode se revelar ionizando o gás, essencialmente arrancando elétrons dos átomos na CMZ”, disse ele. “Isso aconteceria se as partículas de matéria escura se aniquilassem em pares de elétrons-pósitrons, que então interagissem com o gás circundante”.
Os núcleos galácticos, como o centro da Via Láctea visto nesta foto, estão cheios de gás e detritos, tornando muito difícil obter imagens diretas das estrelas ou buracos negros ali existentes. Crédito: NASA/JPL-Caltech, CC BY-NC
Impacto desse estudo na pesquisa de matéria escura
Na densa região da CMZ, os pósitrons criados nesse processo interagem rapidamente com moléculas de hidrogênio próximas, tornando a ionização ainda mais eficiente. Isso pode resolver uma questão persistente: os níveis de ionização na CMZ são muito altos para serem explicados apenas por raios cósmicos, que tradicionalmente são apontados como os principais responsáveis por esse efeito.
Além disso, se os raios cósmicos fossem os culpados, deveria haver uma emissão associada de raios gama. No entanto, os estudos da CMZ não detectaram esse sinal, o que fortalece a hipótese de uma fonte diferente para a ionização, segundo Balaji.
Outro indício promissor vem de uma leve emissão de raios gama do Centro Galáctico, que pode estar relacionada a essa interação da matéria escura. Caso uma conexão entre esses sinais seja estabelecida, isso reforçaria ainda mais a nova teoria.
A aniquilação dessas partículas de matéria escura também poderia explicar outra observação peculiar da CMZ: a presença de positrônio, um estado temporário formado quando um elétron e um pósitron se combinam antes de se destruírem. Esse evento gera uma radiação característica, incluindo raios-X, que já foi detectada na região.
Embora a teoria seja promissora, ainda há um longo caminho para que esse novo candidato à matéria escura seja aceito pela comunidade científica. Para comparação, os áxions foram propostos em 1978 e continuam sendo estudados até hoje, sem confirmação definitiva.
De acordo com Balaji, o próximo passo é obter medições mais detalhadas da ionização na CMZ. Se os padrões observados coincidirem com a distribuição esperada da matéria escura, a hipótese ganhará força. “Além disso, será necessário descartar outras possíveis fontes de ionização antes de atribuí-la a esse novo tipo de partícula”.
O telescópio espacial de raios gama COSI (sigla em inglês para “Espectrômetro e Gerador de Imagens Compton”), da NASA, previsto para ser lançado em 2027, pode fornecer dados cruciais para essa investigação. Ele permitirá estudar processos astrofísicos em escala de milhões de elétron-volts (MeV), ajudando a confirmar ou refutar essa explicação.
Independentemente do resultado, esse estudo apresenta uma nova perspectiva sobre a influência da matéria escura no cosmos. Se confirmada, a descoberta poderá revolucionar a forma como buscamos essa substância misteriosa, não apenas observando seus efeitos gravitacionais, mas também seu impacto químico na galáxia.
“A matéria escura continua sendo um dos maiores mistérios da física”, conclui Balaji. “Se essa teoria estiver correta, ela pode abrir um novo caminho para estudarmos sua presença no Universo.”
O Telescópio Espacial James Webb (JWST) captou uma imagem da galáxia espiral NGC 2283, na qual é possível observar seus braços curvos cheios de estrelas e regiões densas de gás quente e poeira, em cores que variam entre vermelho, laranja e amarelo.
A espiral galáctica está a 45 milhões de anos-luz da Terra, na Constelação Canis Major. A fotografia mostra um grupo de estrelas iluminando o gás hidrogênio ao redor delas, que é o principal combustível para a formação de novas estrelas. Junto delas, estão poderosas explosões estelares mortais, conhecidas como supernovas.
O JWST usou seis imagens tiradas pela Câmera de Infravermelho Próximo (NIRCam) e pelo Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) ao longo de 17 minutos para formar a nova imagem. Nesse período, os astrônomos usaram diferentes filtros de infravermelho próximo e médio para capturar as emissões da galáxia e das estrelas.
Representação artística do Telescópio Espacial James Webb (Imagem: olivier.laurent.photos/Shutterstock)
As informações coletadas fazem parte de uma iniciativa maior para estudar a conexão entre estrelas, gás e poeira em galáxias próximas formadoras de estrelas. NGC 2283 é apenas uma das 55 galáxias no Universo local examinadas por Webb para este programa.
“Todas as galáxias pesquisadas neste programa são galáxias massivas formadoras de estrelas, próximas o suficiente para que aglomerados estelares individuais e nuvens de gás sejam visíveis”, informa a Agência Espacial Europeia (ESA) em um comunicado.
Galáxia NGC 2283 é lar de supernova Tipo II
Uma supernova Tipo II habita a galáxia registrada por JWST. Chamada de SN 2023AXU, ela foi observada pela primeira vez em 28 de janeiro de 2023. Esse tipo de supernova ocorre quando a estrela próxima do fim de sua vida tem pelo menos oito vezes a massa do Sol.
O colapso do núcleo de uma estrela é o gatilho para as explosões do material em suas camadas externas, do qual novas formações estelares serão constituídas. Com o tempo, o gás enriquecido pela supernova é incorporado em novas gerações de estrelas. Isso dá continuidade ao ciclo de vida do gás e dos astros estelares em galáxias por todo o Universo.
“Enquanto o processo de formação de estrelas converte gás em novas estrelas, as supernovas completam o ciclo. A explosão de uma supernova pode lançar gás por centenas de anos-luz, enriquecendo as nuvens de formação de estrelas do meio interestelar com elementos como oxigênio e sódio”, conclui a ESA.
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