Os cientistas descobriram que a matéria galáctica anteriormente desaparecida está escondida nas vastas lacunas do espaço entre eles galáxias.
Durante décadas, os cientistas não conseguiram resolver o antigo enigma de por que vemos muito menos matéria normal nas galáxias do que deveríamos. Agora, uma equipe de cientistas da Colaboração CHIME/FRBliderado por pesquisadores do MIT, desenvolveu um novo método para localizar esta matéria galáctica desaparecida, combinando detecções rajadas rápidas de rádio (FRB) com medições de posições de galáxias.
Este método foi publicado em 21 de julho na revista Cartas de revisão físicaexpôs grandes quantidades de matéria invisível no espaço intergaláctico, originária das próprias galáxias. Também revelou as causas da ejeção de matéria galáctica: fenômenos astrofísicos violentos dentro de galáxias, como jatos de buraco negro e estrelas explodindo. Esta descoberta, por sua vez, implica que estes fenómenos são muito mais energéticos do que se pensava anteriormente.
Imediatamente depois Big Bangos físicos estimam que cerca de 17% do universo era feito de matéria “comum” – a matéria observável da qual nós, os planetas, estrelas e galáxias somos feitos – com os 83% restantes sendo matéria escuraum componente misterioso do universo que exerce efeito gravitacional sobre os objetos ao seu redor, mas não interage com a luz, deixando-o pouco compreendido.
Assim, os cientistas esperam ver uma proporção semelhante de matéria comum no universo observável hoje. No entanto, a quantidade total de matéria comum nas galáxias é cerca de um décimo do que se espera no Universo.
Há muito que se teoriza que, se a matéria que falta está realmente presente no Universo, provavelmente está escondida no vasto espaço entre as galáxias. No entanto, se este fosse o caso, a matéria em falta estaria tão dispersa no espaço vazio que seria extremamente difícil de detectar.
Agora, a equipe CHIME/FRB assumiu a liderança procurando a matéria que falta estudando FRBs. Descobertas em 2007, as FRBs são rajadas de ondas de rádio incrivelmente brilhantes, com duração de milissegundos, que se acredita serem produzidas por alguns dos fenômenos mais energéticos do universo. Eles chegam em Terra de galáxias distantes bilhões anos-luz longe e contêm impressões digitais da matéria pela qual passaram para chegar aqui – agindo como varreduras de raios-X cósmicos.
“O que torna os FRBs bons na investigação de material perdido é que eles têm uma propriedade especial”, disse o coautor Hao Chen Wangestudante de pós-graduação no MIT Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial, ele disse em um comunicado. “Eles começam como um flash muito rápido e, à medida que passam pela matéria, ficam manchados com o tempo. E podemos medir essa mancha com muita precisão, o que é diretamente proporcional à quantidade de matéria perdida pela qual o FRB passou.”
Sinais contaminados
Combinando dados de ambos Experimento Canadense de Mapeamento de Intensidade de Hidrogênio (CHIME) e o Instrumento espectroscópico de energia escura (DESI)a equipe correlacionou o grau de mancha de milhares de sinais FRB medidos com as posições de milhões de galáxias em todo o universo. Isto permitiu aos cientistas determinar se as FRBs tinham sido manchadas por matéria dentro das galáxias na sua viagem para a Terra, ou se o seu caminho foi através do espaço intergaláctico, o que significa que qualquer mancha foi devida à matéria que lá estava.
Os resultados mostraram que a matéria anteriormente não detectada estava de facto localizada fora das galáxias e que formava nuvens generalizadas que se estendiam mais longe do que o previsto anteriormente. Estas descobertas apoiam a hipótese de que processos altamente energéticos, como os jatos de buracos negros e a explosão de estrelas no interior das galáxias, empurram a matéria através das fronteiras galácticas, mas também sugerem que a energia destes eventos violentos deve ser maior do que se pensava anteriormente para os ejetar.
“Uma galáxia tem talvez alguns 100.000 anos-luz de diâmetro, e descobrimos que falta matéria em cerca de 4 milhões de anos-luz”, disse o coautor do estudo. Kiyoshi Masuiprofessor associado de física do MIT, disse no comunicado. “Isso é muito mais do que as simulações prevêem, de longe.”
“Estas medições mostram que a atividade das estrelas e a atividade dos buracos negros são mais fortes e muito mais violentas do que o previsto”, acrescentou.
Agora que estes resultados verificaram que os FRBs podem de facto ser usados para procurar matéria em falta, a equipa espera que o método e os seus resultados melhorem no futuro, especialmente à medida que o CHIME continua a detectar mais FRBs.
“Colocamos isso em funcionamento pela primeira vez”, disse Masui, “e faremos com que funcione com ainda mais precisão à medida que os dados melhoram”.
Wang, H., Masui, K., Andrew, S., Bhardwaj, M., Fonseca, E., Gaensler, BM, Joseph, RC, Kaspi, VM, Kharel, B., Lanman, AE, Leung, C., Mas-Ribas, L., Mena-Parra, J., Nimmo, Pro, Pen, K. JX, Raikman, R., Shin, K., . . . Escadas, IH (2026). Medição do espectro de potência cruzada dispersão-galáxia com o segundo catálogo CHIME/FRB. Cartas de revisão física, 137(4). https://doi.org/10.1103/9th9-qc51
