Com um descanso, os pesquisadores encontraram uma explicação para galáxias pobres em matéria escura

Ampliação / O ponto de luz levemente borrado no meio da imagem é a galáxia DF2, espalhada de forma que outras galáxias sejam claramente visíveis atrás dela.

A primeira evidência de matéria escura foram galáxias que se comportavam como se contivessem muito mais matéria do que poderia ser explicado pela massa de suas estrelas. Desde então, encontramos muitas outras indicações de que o universo está nadando com matéria que só podemos inferir pelo efeito da gravidade. A evidência original de que as galáxias da estrutura da matéria escura persistiram.

Até aquele momento constrangedor em 2018, quando parecemos descobrir a existência de Quase uma galáxia desprovida de matéria escura. Embora houvesse dúvidas sobre essa descoberta inicial, os pesquisadores acabaram descobrindo uma segunda galáxia muito semelhante. Isso era um problema, já que não tínhamos ideia de como galáxias como essa se formavam.

Agora, os pesquisadores anunciaram que, ao executar um modelo de formação de galáxias, várias galáxias pobres em matéria escura apareceram naturalmente. E ao rastrear o modelo para ver como essas galáxias surgiram, os pesquisadores podem fornecer uma explicação para esses mistérios.

Juntar-se ao lado escuro

Galáxias e matéria escura são difíceis de separar. Modelos do universo primitivo sugerem que a matéria escura se fundiu em filamentos (que… nós descobrimos) que se encontram em nós que possuem maior densidade de matéria. Esses nós, por sua vez, atraíram a matéria visível, fazendo com que aglomerados de galáxias se formassem ao seu redor. Essas galáxias então fundirão muita matéria escura, que moldou seu crescimento por meio de fusões e processos de estrutura até hoje. Portanto, é difícil entender como uma galáxia pode acabar com tão pouca matéria escura.

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Como resultado, quando a descoberta de uma galáxia aparentemente pobre em matéria escura foi anunciada pela primeira vez, as dúvidas eram grandes. Grande parte dessa incerteza se concentra na distância da galáxia até nós, o que tem sido crucial para estimar sua massa e, portanto, seu conteúdo de matéria escura. Mas a mesma equipe identificou uma segunda galáxia que parece compartilhar muitas das mesmas características da primeira problemática.

Outra razão para suspeitar é que não tínhamos ideia de como esse tipo de galáxia se formou. Fizemos muitos modelos da formação de galáxias, incluindo modelos que começaram antes da formação dos filamentos de matéria escura. Se as galáxias pobres em matéria escura fossem uma parte natural da evolução do universo, provavelmente veríamos modelos produzindo uma. Mas não houve notícias de alguém que compareceu.

Então, ficamos com duas galáxias aparentes excêntricas. Temos dúvidas sobre suas características reais e nenhuma dica de como elas podem parecer. Esta não é uma condição patológica.

modelo atualizado

Mas a solução pode ter vindo de diferentes pesquisadores tentando fazer algo totalmente diferente. O que eles estavam fazendo era modelar a evolução das galáxias usando um pacote de software de última geração chamado FIRE-2 (de “Reactions in Realistic Environments”). Embora eles não digam o que estavam tentando olhar, eles dizem que não eram galáxias pobres em matéria escura: “Observamos que não esperávamos que isso acontecesse de antemão (ou seja, nossas simulações não foram originalmente projetadas para o efeito).»

Independentemente da intenção, a execução do modelo produziu sete galáxias que eram quase desprovidas de matéria escura. Os pesquisadores nomearam esses nomes em homenagem aos sete clãs Cherokee, o que significa coisas como Blue, Deer e Wolf, mas também coisas como Long Hair e Wild Potato. As duas últimas frases são configuradas para algumas frases inesperadas no artigo de astronomia, como “Por exemplo, o pássaro exibe caudas em forma de S de baixo brilho, enquanto o cabelo comprido não parece incomodá-los”.

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De qualquer forma, o útil aqui é que o modelo salvou informações sobre estados intermediários, o que significa que podemos fazer simulações a tempo e ver como essas galáxias imaginárias acabaram sem matéria escura. Mas o que está ficando claro é que essas galáxias não começaram assim. Todas as sete eram, em algum momento da simulação, como pequenas galáxias típicas com suplementos naturais de matéria escura.

Em vez disso, cada pequena galáxia perdeu sua matéria escura através do que você pode ver como uma fusão fracassada com uma galáxia muito maior. Do ponto de vista das simulações, que se baseiam em métricas como a distribuição de massa dentro de uma galáxia, os pesquisadores as definem como “encontros próximos”. Mas da perspectiva de como seria uma fusão fracassada se a fotografássemos enquanto ela estivesse acontecendo, a maioria das pequenas estrelas da galáxia estaria dentro da região ocupada pelas estrelas maiores da galáxia. Em suma, a pequena galáxia parecia estar sendo engolida antes de de alguma forma aparecer do outro lado.

Mas a pequena galáxia não parecia inalterada. Enquanto até metade de suas estrelas apareceram, quase todo o gás e matéria escura acabaram na galáxia maior.

Se as estatísticas mostradas neste modelo forem geralmente aplicáveis, pode haver muito mais galáxias deficientes em matéria escura fora das duas galáxias que encontramos até agora. A equipe de pesquisa estima que até 30% das galáxias massivas do universo devem orbitar nas proximidades. O que soa como um convite para os astrônomos observadores se ocuparem e encontrarem mais.

Astronomia da Natureza, 2019. DOI: 10.1038 / s41550-021-01598-4 (Sobre DOIs).

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