Fluxos Estelares

Um estudo recente sugere que um sub-halo de matéria escura denso e de autointeração poderia ser responsável pelas características intrigantes de esporão e lacuna no fluxo estelar GD-1, desafiando as teorias existentes sobre matéria escura. (Conceito artístico.) Crédito: SciTechDaily

 As características de estímulo e lacuna observadas no fluxo estelar GD-1 da Via Láctea podem ser causadas por um sub-halo de matéria escura de autointeração.

Novas pesquisas apontam para um sub-halo de matéria escura como o arquiteto por trás das formações exclusivas do fluxo estelar GD-1, o que pode mudar os paradigmas sobre o comportamento e a interação da matéria escura nas galáxias.

Os físicos podem ter resolvido um mistério de longa data sobre a corrente estelar GD-1, uma característica proeminente e bem estudada no halo galáctico da Via Láctea. Conhecida por sua estrutura longa e esbelta e por suas formações incomuns de espigões e fendas, a GD-1 tem intrigado os pesquisadores há anos.

Uma equipe liderada por Hai-Bo Yu, da Universidade da Califórnia, em Riverside, sugere que essas características distintas são causadas por um sub-halo de matéria escura de autointeração (SIDM) de colapso do núcleo. Esse subhalo, um satélite denso de matéria escura dentro do halo galáctico, poderia explicar os padrões peculiares do fluxo.


As descobertas, publicadas em 3 de janeiro no The Astrophysical Journal Letters, fornecem novas percepções sobre o comportamento da matéria escura e seu papel na formação do universo.

Um fluxo estelar é um grupo de estrelas que se move coletivamente ao longo de uma trajetória compartilhada. Uma lacuna refere-se a uma subdensidade localizada de estrelas ao longo da corrente, enquanto um esporão é uma superdensidade de estrelas que se estende para fora do corpo principal da corrente. Como a matéria escura governa o movimento das correntes estelares, os astrônomos podem usá-las para rastrear a matéria escura invisível em uma galáxia.

O halo galáctico da Via Láctea, uma região aproximadamente esférica que circunda a galáxia, contém matéria escura e se estende além da borda visível da galáxia. Visualizações de fluxos estelares bem conhecidos na Via Láctea podem ser encontradas aqui.

Os astrônomos descobriram que as características de espora e lacuna do fluxo estelar GD-1 não podem ser facilmente atribuídas à influência gravitacional de aglomerados globulares conhecidos ou galáxias satélites da Via Láctea. Essas características poderiam ser explicadas, entretanto, por um objeto perturbador desconhecido, como um sub-halo. Mas a densidade do objeto precisaria ser significativamente maior do que a prevista pelos subhalos tradicionais de matéria escura fria (CDM).

"Os subhalos CDM normalmente não têm a densidade necessária para produzir as características distintas observadas no fluxo GD-1", explicou Yu, professor de física e astronomia. "No entanto, nossa pesquisa demonstra que um sub-halo SIDM em colapso poderia atingir a densidade necessária. Esse subhalo compacto seria denso o suficiente para exercer a influência gravitacional necessária para explicar as perturbações observadas no fluxo GD-1."

Acredita-se que a matéria escura, que não pode ser vista diretamente, represente 85% da matéria do universo. Sua natureza não é bem compreendida. A CDM, a teoria predominante da matéria escura, pressupõe que as partículas de matéria escura não sofrem colisões. A SIDM, uma forma teórica de matéria escura, propõe que as partículas de matéria escura interagem entre si por meio de uma nova força escura.

Em seu estudo, Yu e sua equipe usaram simulações numéricas chamadas simulações de corpo N para modelar o comportamento de um subhalo SIDM em colapso.

"As descobertas de nossa equipe oferecem uma nova explicação para as características observadas de esporão e lacuna no GD-1, que há muito tempo se acredita indicar um encontro próximo com um objeto denso", disse Yu. "Em nosso cenário, o perturbador é o sub-halo SIDM, que interrompe as distribuições espaciais e de velocidade das estrelas no fluxo e cria as características distintas que vemos no fluxo estelar do GD-1."

De acordo com Yu, a descoberta também fornece informações sobre a natureza da própria matéria escura.

"Esse trabalho abre um caminho novo e promissor para a investigação das propriedades de autointeração da matéria escura por meio de fluxos estelares", disse ele. "Ele marca um passo empolgante em nossa compreensão da matéria escura e da dinâmica da Via Láctea."