Uma “ponte de matéria escura” foi detectada entre duas grandes estruturas no espaço, revelando uma parte até então invisível da história do aglomerado de galáxias de Perseus, um dos maiores do Universo conhecido. A estrutura recém-descoberta liga a galáxia central NGC 1275 a um subaglomerado a 1,4 milhão de anos-luz de distância.
Publicada na revistaNature Astronomy, a pesquisa revela que essa ligação invisível é feita principalmente de matéria escura – um tipo de matéria que não emite luz, mas cuja presença pode ser detectada por seus efeitos gravitacionais. A estrutura revela detalhes até então ocultos de uma antiga colisão cósmica.
Em poucas palavras:
Cientistas descobriram uma ponte de matéria escura ligando duas partes do aglomerado de Perseus;
A estrutura revela uma antiga colisão entre a galáxia central e um subaglomerado;
Isso ajuda a explicar comportamentos estranhos de gás e galáxias na região;
A descoberta, feita com lente gravitacional, revela novas formas de estudar o Universo invisível.
O subaglomerado recém-detectado localizado perto da galáxia NGC 1264 fica a cerca de 1,4 milhão de anos-luz a oeste (lado direito da imagem) da galáxia central de Perseus, NGC 1275. Uma ponte fraca de matéria escura conecta as duas estruturas. Crédito: HyeongHan et al.
“Era a peça que faltava”, afirmou James Jee, um dos cientistas da equipe, em um comunicado. Segundo ele, a descoberta ajuda a explicar o comportamento incomum do gás e das galáxias em Perseus, que por décadas intrigava os astrônomos.
Aglomerados de galáxias, como Perseus, são formados por milhares de galáxias unidas pela gravidade. Eles crescem ao se fundirem com outros aglomerados, em eventos tão energéticos que se comparam com o próprio Big Bang.
Mesmo sendo um exemplo clássico de aglomerado, Perseus nunca havia mostrado sinais claros dessas fusões. Com essa nova descoberta, os cientistas conseguiram finalmente evidenciar sua história violenta.
O que é lente gravitacional
Para encontrar a ponte de matéria escura, a equipe usou o Telescópio Subaru, no Havaí, equipado com uma câmera de alta sensibilidade. Eles aplicaram a técnica de lente gravitacional, prevista por Albert Einstein há mais de 100 anos.
Como funciona a técnica da lente gravitacional. Crédito: NASA, ESA e Goddard Space Flight Center/K. Jackson
Essa técnica permite “ver” como a gravidade de objetos massivos, como um aglomerado de galáxias, curva a luz de objetos mais distantes. A distorção ajuda a mapear estruturas invisíveis, como a matéria escura.
A lente gravitacional revelou um subaglomerado com impressionantes 200 trilhões de vezes a massa do Sol. Ele ainda está ligado ao núcleo de Perseus por uma ponte mais leve, mas significativa, formada por matéria escura.
Simulações indicam que esse subaglomerado colidiu com Perseus há cerca de cinco bilhões de anos, provocando efeitos que ainda moldam o aglomerado até hoje.
De acordo com Jee, essa conquista só foi possível ao unir imagens profundas com técnicas modernas. “É uma nova janela para entender os blocos de construção do Universo”.
A Nvidia vai revelar detalhes de seu novo processador gráfico de inteligência artificial (IA) na conferência anual da empresa, marcada para a próxima terça-feira (18). O Rubin foi batizado em homenagem a Vera Rubin, astrônoma estadunidense reconhecida por seu trabalho com matéria escura invisível no Universo.
Ao contrário de outras companhias do setor, que optam por números e letras, as inovações da empresa chefiada por Jensen Huang recebem nomes de cientistas desde 1998, quando seus primeiros chips foram baseados na microarquitetura “Fahrenheit”.
Pode-se dizer que é uma cultura de uma das principais fornecedoras de serviços para Google, Microsoft, Amazon, OpenAI, Tesla e Meta. A Nvidia chegou a vender uma camiseta exclusiva para funcionários com desenhos animados de vários cientistas famosos, segundo reportagem da CNBC.
No lançamento deste ano, “Vera” se referirá ao processador central de próxima geração da Nvidia e “Rubin” se referirá à nova GPU da empresa. E a escolha faz sentido para 2025, ano em que o Observatório Vera C. Rubin, sediado no Chile, se prepara para conduzir pesquisa inédita de dez anos do céu noturno.
Antes de Rubin, a Nvidia homenageou outras mulheres em suas produções, como a cientista da computação estadunidense Grace Hopper, que cunhou o termo “bug” para se referir a falhas de computador; e Ada Lovelace, matemática britânica que foi pioneira em algoritmos de computador no século XIX.
Rubin fotografado medindo espectros em 1974 na Carnegie Institution em Washington (EUA) (Imagem: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA)
Trajetória de Vera Rubin, que dá noma ao novo chip da Nvidia
Vera Rubin nasceu na Filadélfia, Pensilvânia (EUA), mas se mudou para DC ainda jovem. Ela tinha interesse pelo Espaço desde jovem, o que seus pais fomentaram e apoiaram;
O pai de Rubin a ajudou na construção de um telescópio de papelão para que ela pudesse fotografar o movimento das estrelas, e sua mãe persuadiu o bibliotecário local a permitir que ela verificasse livros de ciências para adultos;
Ela se formou em astronomia no Vassar College, em Nova York (EUA), a única aluna na escola só para mulheres a fazê-lo;
Rubin se candidatou à pós-graduação em Princeton, mas foi negada por ser mulher;
No verão de 1947, ela conheceu o estudante de física de Cornell e futuro marido, Bob Rubin, que, à época, estava no programa V-12 da Marinha dos EUA;
Em 1955, Rubin foi contratada pela Universidade de Georgetown para fazer pesquisas e lecionar. Ela trabalhou lá por uma década;
Em 1965, começou a trabalhar no Departamento de Magnetismo Terrestre da Carnegie Institution em Washington, DC. Rubin foi a primeira cientista mulher na equipe do departamento;
Suas ideias sobre os movimentos em larga escala das galáxias, tese de seu mestrado, começaram a decolar em escala maior quando ela colaborou com o astrônomo Kent Ford.
Observatório Vera C. Rubin, sediado no Chile (Imagem: Divulgação)
Rubin e Ford trabalharam juntos por anos, compilando dados no Observatório Kitt Peak, no Arizona (EUA). Eles rastrearam a rotação das estrelas ao redor do centro de galáxias distantes. E observaram algo que não era esperado.
As estrelas mais distantes estavam girando tão rápido quanto aquelas perto do centro e não mais devagar, como se imaginava. O fenômeno levantou a hipótese de que uma “massa invisível” influencia a velocidade, o que, atualmente, chamamos de matéria escura.
A descoberta foi fundamental para abrir novos campos de pesquisa na astrofísica, incluindo a física de partículas. Os cientistas descobriram depois que a matéria escura compõe mais de 80% de toda a matéria no Universo.
Ao longo de sua carreira, Rubin publicou mais de 100 artigos científicos e foi eleita para a Academia Nacional de Ciências, além de ter recebido diversos prêmios, como a Medalha Nacional de Ciências, concedida pelo ex-presidente Bill Clinton, em 1993. Rubin morreu em 2016.
“A ciência é competitiva, agressiva, exigente. Ela também é imaginativa, inspiradora, edificante. Vocês também podem fazer isso. Cada um de vocês pode mudar o mundo, pois vocês são feitos de matéria estelar e estão conectados ao Universo,” disse a astrônoma no discurso de formatura em Berkeley, em maio de 1996.
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.”
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