Novos dados do Hubble explicam matéria escura

 

Esta imagem mostra o céu em torno das galáxias ultradifusas NGC 1052-DF4 e NGC 1052-DF2. Foi criada a partir de exposições que fazem parte do DSS2 (Digitized Sky Survey 2). NGC 1052-DF2 é praticamente invisível nesta imagem.

Crédito: ESA/Hubble, NASA, DSS2; Reconhecimento: Davide de Martin

Novos dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA fornecem mais evidências para a interrupção de marés na galáxia NGC 1052-DF4. Este resultado explica uma descoberta anterior de que esta galáxia está a perder a maior parte da sua matéria escura. Ao estudar a luz da galáxia e a distribuição dos enxames globulares, os astrónomos concluíram que as forças da gravidade da galáxia vizinha NGC 1035 retiraram a matéria escura de NGC 1052-DF4 e agora estão a destruir a galáxia.

Em 2018, uma equipa internacional de investigadores usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e vários outros observatórios descobriram, pela primeira vez, uma galáxia na nossa vizinhança cósmica desprovida da maior parte da sua matéria escura. Esta descoberta da galáxia NGC 1052-DF2 foi uma surpresa para os astrónomos, pois entende-se que a matéria escura é constituinte chave dos modelos atuais de formação e evolução galáctica. Na verdade, sem a presença da matéria escura, o gás primordial não teria força gravitacional suficiente para começar a entrar em colapso e formar novas galáxias. Um ano depois, foi descoberta outra galáxia sem matéria escura, NGC 1052-DF4, o que gerou intensos debates entre os astrónomos sobre a natureza destes objetos.

Agora, novos dados do Hubble foram usados para explicar a razão por trás da falta de matéria escura em NGC 1052-DF4, que reside a 45 milhões de anos-luz de distância. Mireia Montes, da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, liderou uma equipa internacional de astrónomos para estudar a galáxia usando imagens óticas profundas. Eles descobriram que a falta de matéria escura pode ser explicada pelos efeitos de perturbação de marés. As forças da gravidade da vizinha galáxia massiva NGC 1035 estão a dilacerar NGC 1052-DF4. Durante este processo, a matéria escura é removida, enquanto as estrelas sentem os efeitos da interação com outra galáxia num estágio posterior.

Até agora, esta forma de remoção de matéria escura permaneceu escondida dos astrónomos, pois só pode ser observada usando imagens extremamente profundas que podem revelar características extremamente ténues. "Usámos o Hubble de duas maneiras para descobrir que NGC 1052-DF4 está a passar por uma interação," explicou Montes. "Isto inclui o estudo da luz da galáxia e a distribuição dos enxames globulares da galáxia."

Graças à alta resolução do Hubble, os astrónomos puderam identificar a população de enxames globulares da galáxia. O GTC (Gran Telescopio Canarias) de 10,4 metros e o telescópio IAC80, também nas Canárias, Espanha, foram usados para complementar as observações do Hubble, estudando ainda mais os dados.

"Não basta passar muito tempo a observar o objeto, é vital um tratamento cuidadoso dos dados," explicou o membro da equipa Raúl Infante-Sainz do Instituto de Astrofísica das Canárias, na Espanha. "Portanto, era importante que usássemos não apenas um telescópio/instrumento, mas vários (tanto no solo quanto no espaço) para realizar esta investigação. Com a alta resolução do Hubble, podemos identificar os enxames globulares, e então com a fotometria do GTC obtemos as propriedades físicas."

Pensa-se que os enxames globulares sejam formados nos episódios de intensa formação estelar que dão forma às galáxias. Os seus tamanhos compactos e a luminosidade tornam-nos facilmente observáveis e, portanto, são bons rastreadores das propriedades da sua galáxia hospedeira. Desta forma, ao estudar e caracterizar a distribuição espacial dos enxames em NGC 1052-DF4, os astrónomos podem desenvolver uma visão do estado atual da própria galáxia. O alinhamento destes enxames globulares sugere que estão a ser "despojados" da sua galáxia hospedeira, e isso apoia a conclusão de que está a ocorrer perturbação de marés.

Ao estudar a luz da galáxia, os astrónomos também encontraram evidências de caudas de maré, que são formadas por material que se afasta de NGC 1052-DF4 - isto apoia ainda mais a conclusão de que é um evento de perturbação. Análises adicionais concluíram que as partes centrais da galáxia permanecem intocadas e apenas +/- 7% da massa estelar da galáxia está hospedada nestas caudas de maré. Isto significa que a matéria escura, que está menos concentrada do que as estrelas, foi previamente e preferencialmente removida da galáxia, e agora o componente estelar externo está a começar a ser removido também.

"Este resultado é um bom indicador de que, enquanto a matéria escura da galáxia se evaporou do sistema, as estrelas só agora começam a sofrer o mecanismo de perturbação," explicou o membro da equipa Ignacio Trujillo do Instituto de Astrofísica das Canárias, Espanha. "Com o tempo, NGC 1052-DF4 será canibalizada pelo grande sistema em torno de NGC 1035, com pelo menos algumas das suas estrelas flutuando livremente no espaço profundo."

A descoberta de evidências que apoiam o mecanismo de perturbação de marés como a explicação para a falta de matéria escura na galáxia não só resolveu um enigma astronómico, como também trouxe um suspiro de alívio aos astrónomos. Sem ele, os cientistas teriam que rever a nossa compreensão das leis da gravidade.

"Esta descoberta reconcilia o conhecimento existente de como as galáxias se formam e evoluem com o modelo cosmológico mais favorável," acrescentou Montes.