Imagem do enxame de galáxias Abell 370. O centro do enxame encontra-se na parte superior direita da imagem. Na mesma zona podem-se ver as imagens de galáxias ampliadas por lentes gravitacionais, algumas delas mostrando morfologias altamente deformadas e alongadas, que são denominadas arcos. Crédito: GRANTECAN/SHARDS Frontier Fields
Uma equipe de investigadores do grupo de cosmologia do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) obteve uma das medições mais precisas das massas de enxames de galáxias e da sua relação com a quantidade de gás quente nesses enxames. Para tal, estudaram a dinâmica das galáxias em 570 enxames selecionados a partir do catálogo produzido pelo satélite Planck da ESA. Este estudo foi produzido durante quatro anos de trabalho, no qual mais de 10.000 espectros foram obtidos com o TNG (Telescopio Nazionale Galileo) e com o GTC (Gran Telescopio Canarias) no Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma, Ilhas Canárias), bem como dados do arquivo público do SDSS (Sloan Digital Sky Survey). O resultado permite aos investigadores inferir a quantidade de matéria escura no Universo.
Os enxames de galáxias são as maiores estruturas gravitacionalmente ligadas do Universo. A medição das suas distribuições no espaço e no tempo fornece uma das formas mais poderosas da cosmologia moderna para determinar a origem e o conteúdo energético do Universo, o seu ritmo de expansão durante a evolução cósmica e os detalhes do processo de formação de toda a estrutura em grande escala que podemos observar no Universo atual.
Estes enormes aglomerados não são constituídos apenas por galáxias, que na realidade compreendem menos de 2% da sua massa total. Além disso, contêm gás extremamente quente, que constitui cerca de 15% da massa, e uma grande quantidade de matéria escura que constitui mais de 80% da massa total. A natureza "multicomponente" dos enxames galácticos significa que podem ser estudados utilizando uma grande variedade de técnicas de observação. Ao passo que o gás quente pode ser observado em raios-X e em micro-ondas, o componente galáctico é principalmente observável no ótico e no infravermelho.
Mas para estudar a distribuição da matéria escura precisamos de utilizar vários métodos indiretos. Geralmente, a massa total (que inclui a componente escura) é muitas vezes traçada utilizando o efeito de lente gravitacional produzido pela maior concentração de massa nos enxames sobre imagens de objetos que ficam por trás, a partir do nosso ponto de vista. Estas medições dão geralmente uma elevada precisão. Contudo, este novo estudo utilizou as medições das velocidades das galáxias para deduzir a gravidade total dos enxames e atingiu pela primeira vez uma precisão comparável às das medições utilizando lentes gravitacionais.
Utilizando mapas de micro-ondas do satélite Planck também foi possível estimar a massa do gás nos enxames e, indiretamente, derivar a massa total. Devemos esperar que as massas de todas as técnicas sejam iguais, dando um único valor para a massa de qualquer enxame. Mas isto não acontece, porque cada técnica sofre de dificuldades intrínsecas específicas. Mesmo assim, ao comparar os resultados, as diferenças podem ser medidas com bastante precisão, e assim as verdadeiras massas dos enxames de galáxias podem ser mais bem conhecidas.
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