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Dança de galáxias anãs ajuda a aprofundar o mistério da matéria escura

Alinhamento surpreendente entre pequenos satélites da galáxia Centaurus A desafia ideias estabelecidas da cosmologia

ESO/WFI (Ótico); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submilimétrico); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (Raio-x) [CC BY 4.0]
Centaurus A

Muitas galáxias de grande porte - nossa Via Láctea entre elas - são orbitadas por uma série de acompanhantes: as galáxias anãs, que são menores e menos brilhantes. Algumas são provavelmente tão velhas quanto o Universo, ilhas isoladas de estrelas anciãs que nunca conseguiram se transformar em uma galáxia maior; outras são mais novas, nasceram com os restos de pedaços de galáxias maiores que colidiram e posteriormente se separaram.

Independentemente de uma dada galáxia anã ser um bloco consolidado e primitivo ou um estágio recente dos restos de uma fusão entre galáxias, estudar esses pequenos objetos é, indiscutivelmente, uma das melhores formas de aprender sobre como galáxias e outras estruturas cósmicas extensas surgem, interagem e crescem. Estudar as estruturas de larga escala, por sua vez, é uma das melhores formas que temos de entender as regras fundamentais do Universo em que vivemos. 

Sob alguns aspectos, observar as galáxias anãs que orbitam as grandes galáxias é como assistir a abelhas zumbindo em torno de uma colméia. Essas anãs, como as abelhas, parecem não ter um rumo em seus vôos- alternando a altura, indo da direita para a esquerda, sem seguir um padrão ou ter um motivo. No entanto, ambos possuem um certo arranjo escondido. As abelhas surfam pelas suas colméias nas correntes de vento carregando o perfume das flores e ferormônios. As órbitas das galáxias anãs são ditadas em parte por algo ainda mais misterioso: a atração gravitacional da matéria escura. Essa substância teórica e invisível é mais sentida do que vista, porque ela não emite luz; a única forma de deduzirmos sua existência é por causa do modo como ela molda o espaço à sua volta.

Mapas simplificados de sua distribuição indicam que a matéria escura forma um tipo de rede cósmica, onde grandes e pequenas galáxias estão fixadas gravitacionalmente nos filamentos e camadas de matéria escura. “Existe essa rede de matéria escura que alimenta a galáxia hospedeira em todos os seus ângulos e direções e é por isso que nós encontramos órbitas e movimentos tão diferentes nessas galáxias anãs,” diz Oliver Muller, doutorando na Universidade de Basel.

Em um novo estudo publicado na quinta feira(1) na revista Science, Muller e seus colegas mapearam o movimento de  16 anãs em volta da galáxia “colméia”  Centaurus A, uma grande galáxia que está há mais de 10 milhões de anos-luz da Via Láctea. Eles descobriram que, ao invés de seguir órbitas aleatórias, as 14 anãs da Centaurus A estão surpreendentemente alinhadas e coplanares, isto é, elas seguem o mesmo plano de órbita- um pouco como as abelhas, que voam como se estivessem seguindo um anel bem ordenado em volta de uma colméia. A configuração intrigante - para a qual as simulações de Muller sugerem que há uma probabilidade de apenas o,5% de ocorrer por acaso - faz alguns cientistas questionarem o quanto eles entendem o ambiente em volta dessas galáxias satélites e o seu comportamento. Se a configuração for vista no entorno de muitas outras galáxias pelo Universo, diz Muller, essas anãs bizarras e coplanares poderiam ainda desafiar as concepções atuais sobre o Universo dos cosmólogos, o “Modelo Lambda CDM”- o modelo padrão usado para explicar como as galáxias e aglomerados de galáxias emergem e evoluem.

Embora o novo estudo enfatize a raridade das  galáxias anãs alinhadas e coplanares, essa configuração já foi observada anteriormente. Na verdade, teorias influentes sugerem que uma a cada 10 galáxias anãs deve possuir um tipo de alinhamento; pelo menos, isso é o que as simulações por computador sugerem.

O que há de singular nesse alinhamento particular é que "este é o primeiro caso deste tipo de configuração encontrado fora do nosso grupo ou local de galáxias, então isso é algo muito interessante, " diz Carlos Frenk, um cosmólogo da Universidade Durhan na Inglaterra. Galáxias anãs coplanares já foram encontradas na Via Láctea e em Andrômeda, observa Frenk, mas as 14 ao redor de Centaurus A são as primeiras a serem observadas ao redor de uma galáxia mais distante.

Em seu estudo, Muller e sua equipe argumentam que se os alinhamentos coplanares de galáxias anãs forem algo generalizado, isso poderia representar um forte desafio ao modelo LCDM - que prevê uma distribuição aleatória dessas anãs. Encontrar muitos arranjos coplanares sugeriria, em resumo, que nosso entendimento já limitado sobre a matéria escura é ainda mais incompleto do que se pensava. Frenk, por si só, não está totalmente convencido, e argumenta que o modelo LCDM continua fiel a décadas de observações. “O modelo padrão faz sentido,” diz Frenk. “Porque mudar o que pensamos tão depressa? As descobertas são interessantes mas não um desafio ameaçador ao paradigma cosmológico por enquanto.”

Infelizmente, fazer um censo mais completo das galáxias anãs demoraria décadas. A observação do movimento das galáxias anãs possui muitas nuances, em grande parte porque nós medimos mais facilmente as velocidades dos objetos muito distantes que se movem para longe ou para perto de nós no espaço, e de forma mais difícil aqueles que se movem em volta da esfera celestial. Como seus nomes indicam, galáxias anãs são extremamente pequenas e escuras, fazendo com que a descoberta delas seja mais desafiadora quanto mais longe elas estão da Via Láctea.  Todos esses efeitos agem de forma a prejudicar os dados observacionais, prejudicando a visibilidade de modo que uma tendência clara de coplanaridade ou de desordem torna-se difícil de ver. A única solução é encontrar e estudar as galáxias anãs, próximas ou longínquas, usando múltiplos métodos simultâneos e de longa duração.

Até lá, observações intrigantes como essa podem fazer mais no sentido de realmente confirmar o sucesso do modelo LCDM do que para substituí-lo. Michael Boylan-Kolchin, um astrofísico da Universidade do Texas em Austin e autor de um tratado anexo na revista Science, diz que o modelo superou desafios similares antes. “O LCDM enfrentou muitos testes e ainda é o modelo cosmológico utilizado; Eu espero que o mesmo acontecerá no caso dessas galáxias satélites,” ele diz. “No entanto, eu também penso que é essencial investigar completamente todas essas potenciais inconsistências. É a única forma de aumentar nossa confiança nas teorias ou, em raros casos, encontrar as falhas  e exigir revisões fundamentais.”

Como parte de sua tese, Muller planeja gastar seu tempo nos próximos meses usando a Câmera de Energia Escura no Chile para estudar o sistema Centaurus A com a esperança de encontrar mais satélites anãs. Mais ou menos uma dúzia, com órbitas não planares, poderiam fazer a tendência relatada cair por terra. Por enquanto, ele está animado com essa singularidade, porque essa pode ser a norma. “Esses sistemas não são isolados - eles parecem ser mais comuns. Eu acho que nós não levamos isso muito a sério...Eu quero que nós façamos mais estudos sobre essa estrutura. Quero mostrar que isso não é apenas uma coincidência.”

 

Shannon Stirone

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