Galáxias menos brilhantes do Universo revelam mais sobre a matéria escura

Imagem do Telescópio Espacial Hubble da Nasa/ESA mostra a UGC 47, uma galáxia de baixo brilho superficial localizada a pouco mais de 110 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Peixes. Crédito: ESA/Hubble/NASA/Judy Schmidt

Elas são chamadas de galáxias de baixo brilho superficial, e é graças a elas que importantes confirmações e novas informações foram obtidas sobre um dos maiores mistérios cósmicos: a matéria escura

“Descobrimos que as galáxias de disco podem ser representadas por uma relação universal. Em particular, neste estudo analisamos as chamadas galáxias de baixo brilho superficial (LSB), um tipo específico de galáxia com um disco rotativo com esse nome porque elas têm brilho de baixa densidade”, diz Chiara di Paolo, astrofísica do Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA), na Itália, e principal autora de um estudo publicado recentemente na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, juntamente com Paolo Salucci (também do SISSA) e Erkurt Adnan (Universidade de Istambul).

Estudo localiza objetos com massa de planetas em outras galáxias

Os pesquisadores analisaram a velocidade com que as estrelas e gases que compõem as galáxias objeto do estudo giram, observando que as LSBs também têm um comportamento muito homogêneo. Esse resultado consolida várias pistas sobre a presença e o comportamento da matéria escura, abrindo novos cenários em suas interações com a matéria brilhante.

Luzes e sombras na matéria

Está lá, mas não conseguimos ver. A matéria escura parece ser responsável por aproximadamente 90% da massa do Universo; ela possui efeitos que podem ser detectados nos outros objetos presentes no cosmos e, no entanto, não pode ser observada diretamente porque não emite luz (pelo menos não é possível vê-la do modo como foram procuradas até o momento). Um dos métodos para estudá-la é o das curvas de rotação das galáxias, sistemas que descrevem a tendência da velocidade das estrelas com base em sua distância do centro da galáxia. As variações observadas nesses sistemas estão ligadas às interações gravitacionais devido à presença de estrelas e ao componente escuro da matéria. Consequentemente, as curvas de rotação são uma boa maneira de obter informações sobre a matéria escura com base em seus efeitos observáveis. A análise das curvas de rotação pode ser realizada individualmente ou em grupos de galáxias que compartilham características semelhantes, de acordo com o método da curva de rotação universal (URC).

A novidade da pesquisa consiste em ter aplicado pela primeira vez o método URC, já usado para outros tipos de galáxias, a uma grande amostra de galáxias com pouco brilho superficial, obtendo resultados semelhantes. “Comparamos as curvas de rotação de várias galáxias LSB, descobrindo que não há descontinuidade, mas variações graduais e ordenadas começando das pequenas até as grandes. Algo semelhante também foi observado nas galáxias espirais”, explica Salucci, coautor do estudo. “Esse método foi aplicado pela primeira vez em 1996 e, até o momento, mostrou que todas as galáxias de disco, as espirais, anãs e agora também as galáxias LSB podem ser representadas por uma relação universal, o que significa que somos capazes de expressar uma tendência ordenada através de uma fórmula que, tendo em conta poucos parâmetros, descreve como a matéria escura e a matéria luminosa são distribuídas.”

Novos cenários possíveis

Como geralmente ocorre em pesquisas científicas, o estudo revelou outros resultados surpreendentes e inesperados. “Descobrimos relações de escala entre as propriedades do disco estelar e as do halo da matéria escura. Por exemplo, uma relação entre as dimensões dos discos estelares e as dimensões da região interna com uma densidade constante do halo da matéria escura”, explica Chiara Di Paolo. “Além disso, comparando as relações encontradas nas LSB com as obtidas em diferentes tipos de galáxias, descobrimos que elas são quase coincidentes. E foi uma grande surpresa verificar que galáxias com morfologia e história muito diferentes mostram as mesmas relações entre as propriedades da matéria escura e as da matéria luminosa”.

Esse resultado, juntamente com algumas características específicas das galáxias LSB, abre uma nova série de cenários, incluindo o da existência de outro tipo de interação direta, além da gravitacional, entre os dois tipos de matéria que formam galáxias. Uma ideia fascinante a ser verificada por novas observações.

SCUOLA INTERNAZIONALE SUPERIORE DI STUDI AVANZATI