Fluxo estelar distante oferece nova forma de mapear a matéria escura

Astrônomos identificaram uma tênue trilha de estrelas em uma galáxia além da Via Láctea, marcando a primeira detecção de um fluxo estelar de um aglomerado globular fora da nossa própria galáxia. A observação também demonstra que essas estruturas delicadas podem ser usadas para investigar a matéria escura em galáxias distantes.

A equipe internacional de pesquisa foi liderada por Julie Kiel Holm, do Instituto Niels Bohr, e Sarah Pearson, do DTU Space. Os resultados foram publicados na Nature, segundo o ScienceDaily, que noticiou informações fornecidas pela Universidade de Copenhague.

O fluxo está localizado em UGC9050-Dw1, uma galáxia ultradifusa. Essas galáxias emitem pouquíssima luz, o que torna difícil estudar tanto a galáxia quanto a estreita estrutura estelar em seu interior. Os pesquisadores usaram o fluxo recém-identificado para produzir estimativas da massa total da galáxia e da maneira como essa massa se distribui por ela.

Os resultados indicam que UGC9050-Dw1 contém uma quantidade substancial de matéria escura, em linha com trabalhos anteriores sobre galáxias ultradifusas. A importância do estudo não está apenas na descoberta do fluxo, mas também na demonstração de que uma técnica usada anteriormente na Via Láctea pode funcionar em outra galáxia.

Uma trilha moldada pela gravidade

Aglomerados globulares são grupos densos de estrelas mantidos unidos por sua gravidade mútua. À medida que um aglomerado atravessa sua galáxia hospedeira, o campo gravitacional da galáxia maior pode gradualmente afastar algumas estrelas. Com o tempo, essas estrelas formam um fluxo longo e estreito ao longo da trajetória do aglomerado.

A estrutura de um fluxo reflete as forças gravitacionais que atuam sobre ele. Ao examinar sua forma e seu movimento, os astrônomos podem inferir como a matéria se distribui na galáxia ao redor. Isso torna os fluxos estelares marcadores indiretos úteis da matéria escura, que não pode ser observada diretamente.

Acredita-se que a matéria escura corresponda a cerca de 80 a 85 por cento de toda a matéria do universo, embora sua natureza fundamental continue desconhecida. Sua presença é inferida por meio da gravidade, incluindo os efeitos que exerce sobre estrelas e outros materiais visíveis. Os fluxos estelares oferecem outra forma de rastrear esses efeitos, porque seu desenvolvimento depende do ambiente gravitacional ao seu redor.

Até recentemente, era difícil encontrar fluxos porque eles são extraordinariamente tênues. Levantamentos astronômicos mais abrangentes, conjuntos maiores de observações e técnicas analíticas aprimoradas agora estão tornando possível detectar e estudar estruturas que antes passariam despercebidas.

Ampliando um método da Via Láctea

Antes deste resultado, o uso de fluxos de aglomerados globulares para estudar a matéria escura estava limitado à Via Láctea. Essa limitação significava que os astrônomos dispunham de informações de apenas uma galáxia ao considerar como essas estruturas poderiam revelar a distribuição da massa invisível.

A observação em UGC9050-Dw1 amplia o método para um ambiente galáctico diferente. As galáxias ultradifusas são alvos especialmente valiosos porque sua aparência tênue levanta questões sobre quanta matéria escura contêm e como essa matéria está distribuída. A nova análise oferece uma via independente para abordar essas questões.

Holm disse que o trabalho mostra que uma ferramenta desenvolvida por meio de estudos da Via Láctea pode ser aplicada a galáxias nas quais a matéria escura tradicionalmente tem sido muito mais difícil de medir. Pearson disse que o resultado cria a possibilidade de procurar fluxos semelhantes em outras galáxias e, futuramente, avaliar o conteúdo de matéria escura de uma população maior de sistemas ultradifusos.

Os pesquisadores ressaltam que o estudo atual diz respeito a uma única galáxia. Ainda assim, confirmar que o método funciona além da Via Láctea poderia permitir comparações entre galáxias com propriedades diferentes. Essas comparações podem ajudar os astrônomos a desenvolver uma visão mais ampla de como a matéria escura se distribui e se comporta por todo o universo.

Mais descobertas pela frente

O número de exemplos conhecidos pode crescer à medida que novos observatórios examinem galáxias tênues e suas estruturas circundantes. O Telescópio Espacial Euclid e o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman devem fornecer observações que podem ajudar a revelar fluxos estelares adicionais.

Uma amostra maior daria aos pesquisadores mais oportunidades de testar a relação entre as características dos fluxos, a estrutura das galáxias e a matéria escura. Por enquanto, a observação do fluxo em UGC9050-Dw1 estabelece que um dos rastreadores gravitacionais mais úteis da Via Láctea também pode ser aplicado a distâncias maiores e em um tipo de galáxia marcadamente diferente.