ESA/Euclid/Consórcio Euclid/NASA; processamento de imagem - J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi
Estava no sítio de que se devia ter suspeitado, mas não se tinha procurado: o equivalente cosmológico de ter escorregado entre as almofadas nas costas do sofá.
Atualmente, a cosmologia é dominada pela procura de coisas que estamos certos de que existem, mas que não conseguimos encontrar ou explicar: a energia escura, a matéria escura e a “matéria em falta“.
Uma equipa de investigadores afirma ter encontrado a última destas coisas. O estudo foi submetido à Physical Review Letters, e está disponível em ArXiv.org enquanto é submetido a revisão por pares.
Segundo o IFL Science, a matéria desaparecida difere da matéria escura na medida em que é constituída pelas mesmas partículas que nós, juntamente com tudo o que nos é familiar. Na verdade, pensa-se que é predominantemente hidrogénio, como dois em cada três átomos da água dos nossos corpos. No entanto, quando olhamos para o Universo próximo, há menos desta matéria vulgar do que em parte mais distantes do Universo.
Isto sugere que, algures nos últimos 14 mil milhões de anos, cerca de metade da matéria comum formada no Big Bang se tornou difícil de encontrar. Poder-se-iam construir explicações improváveis baseadas no facto de a matéria em falta ter sido devorada ou convertida noutra coisa qualquer, mas poucos físicos se desesperaram tanto.
Em vez disso, suspeitaram que a matéria estava escondida num sítio que tínhamos dificuldade em ver, e parece que tinham razão.
A explicação mais popular para a matéria desaparecida é que está presente em vastas nuvens de baixa densidade de gás ionizado. O hidrogénio ionizado é muito difícil de detetar, particularmente quando a densidade é baixa.
A baixa densidade, estas nuvens teriam de ser espetacularmente grandes para conter a quantidade de massa em falta, mas têm sido considerados como o suspeito mais provável.
As novas medições feitas em torno de galáxias por 75 cientistas parecem apoiar esta ideia, com gás encontrado cinco vezes mais longe dos centros galáticos do que se tinha previsto antes do mistério da matéria em falta ter alterado essas previsões.
Cinco vezes o raio significa 125 vezes o volume, pelo que o gás pode ser de facto de muita baixa densidade e ainda assim ter muita massa.
“Pensamos que, quando nos afastamos mais da galáxia, recuperamos todo o gás em falta”, disse Boryana Hadzhiyska da UC Berkeley. No entanto, encontrar alguma da matéria em falta não significa que a equipa a tenha localizado toda. “Para sermos mais exatos, temos de fazer uma análise cuidadosa com simulações, o que ainda não fizemos. Queremos fazer um trabalho cuidadoso”, disse Hadzhiyska.
No entanto, Simone Ferrar disse que “as medições são certamente consistentes com a descoberta de todo o gás”.
Para além da satisfação de provavelmente resolver um mistério, o trabalho parece revelar algo sobre a atividade dos buracos negros supermassivos no coração das galáxias, implicando que são mais ativos do que pensávamos.
Pensa-se que o gás ionizado atinge estas vastas distâncias como resultado da sua expulsão pelo pelo SMBH da galáxia.
As distâncias a que foi encontrado requerem ou outro método de expulsão ou que os SMBHs sejam inesperadamente ativos. Os autores favorecem atualmente esta última hipótese, e pensam que o ciclo em que os SMBHs fazem com que o centro das suas galáxias se torne ativo é mais complexo do que se pensava anteriormente.
Esta explicação é apoiada pela evidência de que o halo de gás é constituído por filamentos, em vez de estar uniformemente distribuído.
A equipa procurou a matéria em falta empilhando imagens de cerca de 7 milhões de galáxias vermelhas num raio de 8 mil milhões de anos-luz da Terra, umas sobre as outras, e procurando a radiação cósmica de fundo em micro-ondas.
O hidrogénio ionizado é demasiado escuro e difuso para ser encontrado com as técnicas tradicionais, mas continua a dispersar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas.
A comparação da força de dispersão perto das galáxias e nos espaços entre elas revela a presença de gás. Ao contrário de outros métodos, esta abordagem não é afetada pela temperatura do gás, mas apenas pela sua quantidade.
“As micro-ondas cósmicas de fundo estão na retaguarda de tudo o que vemos no Universo. É o limite do universo observável”, disse Ferraro. “Por isso, podemos usá-lo como luz de fundo para ver onde está o gás”.
As galáxias vermelhas são altamente evoluídas, tendo passado pela fase de formação rápida de estrelas. Pensa-se que os seus SMBHs são normalmente silenciosos, razão pela qual foram utilizados para este estudo, mas isso pode exigir uma reconsideração.
Resolver a distribuição da matéria em falta poderia ser um passo para encontrar a matéria escura, cuja gravidade deveria influenciar a forma como o gás dispersa, embora até agora as descobertas da equipa pareçam inconsistentes com isso.
Em vez disso, o gás parece estender-se muito para além do local onde os efeitos da matéria negra podem ser observados.
