Os astrônomos há muito tempo buscam entender onde está escondida a metade da matéria comum do Universo. Metade dos 15% da matéria comum do universo (os 85% restantes sendo matéria escura) não pode ser contabilizada nas estrelas e nos gases brilhantes observados até agora.
Esta busca pode finalmente ter sucesso graças a uma descoberta importante envolvendo halos de gás hidrogênio ionizado ao redor das galáxias.
Uma equipe internacional utilizou um método inovador para detectar esse gás invisível. Ao sobrepor imagens de mais de um milhão de galáxias, eles conseguiram observar variações sutis no fundo cósmico de micro-ondas. Essas variações revelam a presença de um halo de gás muito mais extenso do que o previsto ao redor das galáxias.
Representação artística do halo de gás hidrogênio quente ao redor da Via Láctea e duas galáxias satélites, as Nuvens de Magalhães. Este halo contém gás suficiente para resolver o mistério da matéria faltante.
Crédito: NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A Gupta et al Os pesquisadores exploraram o efeito Sunyaev-Zel'dovich cinemático, uma técnica que permite medir a dispersão de elétrons no gás ionizado. Essa abordagem permitiu mapear a distribuição do gás ao redor das galáxias com uma precisão sem precedentes. Os resultados sugerem que os buracos negros supermassivos no centro das galáxias desempenham um papel fundamental na dispersão desse gás.
As simulações atuais da formação de galáxias podem precisar de ajustes significativos. Os novos modelos terão que incorporar essa atividade mais intensa dos buracos negros, que expulsam o gás muito além dos limites estimados anteriormente. Essa descoberta também abre novas perspectivas para o estudo da estrutura em grande escala do Universo.
A equipe colaborou com pesquisadores de todo o mundo, utilizando dados do Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) e do telescópio cosmológico de Atacama (ACT). Esses instrumentos forneceram medições precisas do fundo cósmico de micro-ondas e das galáxias estudadas. Os resultados estão em revisão por pares para publicação na
Physical Review Letters.
Esta descoberta resolve um grande conflito entre as observações astronômicas e os modelos cosmológicos. Ela mostra que a matéria faltante estava diante de nossos olhos, mas em uma forma muito difusa para ser detectada com os métodos tradicionais. As implicações para a cosmologia são vastas, especialmente para entender a distribuição da matéria no Universo.
Os próximos passos incluem análises mais aprofundadas com simulações para refinar esses resultados. Os pesquisadores também esperam usar essa técnica para investigar o Universo primordial. Isso pode fornecer pistas valiosas sobre as leis da física nos primeiros momentos do Universo.
O que é o efeito Sunyaev-Zel'dovich cinemático?
O efeito Sunyaev-Zel'dovich cinemático é um fenômeno em que os fótons do fundo cósmico de micro-ondas são dispersados pelos elétrons no gás ionizado. Essa dispersão causa pequenas variações de temperatura no fundo cósmico, revelando a presença e a distribuição do gás.
Esse efeito permite que os astrônomos detectem estruturas de gás muito frias e difusas para serem observadas diretamente. Ele é especialmente útil para estudar o meio intergaláctico quente, um componente importante, mas difícil de observar, do Universo.
As medições desse efeito exigem instrumentos extremamente sensíveis, como o telescópio cosmológico de Atacama. Os dados coletados podem então ser analisados para mapear a distribuição do gás ao redor e entre as galáxias.
Por que os buracos negros supermassivos expulsam gás?
Os buracos negros supermassivos no centro das galáxias podem se tornar muito ativos, consumindo grandes quantidades de matéria. Essa atividade gera jatos de partículas e ventos poderosos que expulsam o gás circundante para longe do centro galáctico.
Esse processo, chamado de retroalimentação galáctica, desempenha um papel crucial na regulação da formação de estrelas. Ao expulsar o gás, os buracos negros limitam a quantidade de matéria disponível para formar novas estrelas, influenciando assim a evolução das galáxias.
As novas observações sugerem que essa retroalimentação é mais intensa e extensa do que se pensava. Os buracos negros podem estar ativos em diferentes fases de suas vidas, não apenas durante sua fase inicial de crescimento.
Fonte: arXiv