Descoberta uma galáxia sem estrelas. É quase toda composta por matéria negra

Adolf Schaller / STScI / NASA

Matéria negra e energia negra – conceito artístico da fase inicial da formação das estrelas

Astrónomos descobriram uma galáxia com muito pouca ou nenhuma massa estelar. Galáxias como essas são chamadas de “galáxias escuras”.

Contém nuvens de gás, mas muito poucas estrelas, possivelmente nenhuma. Esta é a única galáxia anã escura isolada no universo local.

Todas as galáxias são feitas principalmente de matéria escura. A matéria visível, como estrelas, gás e poeira, representa apenas uma pequena porcentagem da massa de uma galáxia. Mas galáxias como esta, denominadas FAST J0139+4328, são ainda mais extremas, e a sua baixa luminosidade sugere que não há estrelas, apenas nuvens de gás. Os astrónomos que a descobriram dizem que a galáxia “não tem nenhuma contraparte óptica”.

Os astrónomos encontraram a nova galáxia escura com o radiotelescópio esférico de abertura de quinhentos metros (FAST) e o telescópio panorâmico de pesquisa e sistema de resposta rápida (Pan-STAARS).

Mas tem uma magnitude extremamente baixa e baixa massa estelar. “Essas descobertas fornecem evidências observacionais de que FAST J0139+4328 é uma galáxia anã escura isolada com um desvio para o vermelho de z = 0,0083. Esta é a primeira vez que uma galáxia escura isolada foi detectada no universo próximo”, escrevem os pesquisadores em seu artigo.

O artigo de pesquisa é “Descoberta de uma galáxia anã escura isolada no universo próximo”. O principal autor é Jin-Long Xu, da Academia Chinesa de Ciências e do Observatório Astronómico Nacional. Os seus co-autores também são de instituições científicas chinesas.

Um desvio para o vermelho de z = 0,0083 significa que a galáxia está entre cerca de 1 milhão e 1,25 milhões de anos-luz de distância. É uma nuvem HI isolada, o que significa que é uma nuvem de hidrogénio neutro em vez de hidrogénio ionizado ou hidrogénio molecular. Os investigadores dizem que tem a forma de uma galáxia de disco devido à sua forma e estrutura rotacional.

A teoria cosmológica moderna explica a relação entre a matéria escura e as galáxias. A teoria diz que os halos de matéria escura contêm galáxias como se a matéria escura fornecesse a estrutura para a formação da galáxia. O halo envolve todo o disco galáctico e estende-se além da borda da galáxia visível.

Os astrónomos não conseguem ver a matéria escura, mas inferem sua existência por causa de seus efeitos nos objetos ao seu redor. Os halos desempenham um papel crítico na formação e evolução das galáxias de acordo com nossos modelos atuais.

Galáxias escuras como esta são excêntricas. Os astrónomos acham que o seu gás não conseguiu formar estrelas. É por isso que os astrónomos acham que são essenciais para entender como as galáxias se formam e evoluem. “Além disso, a descoberta de galáxias escuras é crucial para entender a formação galáctica, uma vez que as galáxias escuras ricas em gás podem refletir o estágio inicial da formação galáctica”, explicam os autores.

Esta galáxia anã escura e outras semelhantes também podem ajudar a resolver um problema na cosmologia. O modelo Cold Dark Matter (CDM) prevê que deve haver mais galáxias anãs do que os astrónomos foram capazes de observar. É o problema do satélite perdido ou problema da galáxia anã.

A Via Láctea tem 11 galáxias anãs, e o Grupo Local tem cerca de 38, segundo observações. Mas as simulações de matéria escura mostram que deve haver cerca de 500 galáxias anãs como satélites apenas da Via Láctea. Galáxias anãs escuras como esta poderiam preencher essa lacuna e fortalecer a nossa compreensão da matéria escura e do próprio cosmos.

Embora as galáxias anãs escuras como esta sejam excêntricas, elas não são as únicas. Os astrónomos também descobriram galáxias que contêm pouca ou nenhuma matéria escura, embora essa descoberta ainda seja controversa.

Em 2018, uma equipa de pesquisadores publicou um artigo intitulado “Uma galáxia sem matéria escura” na Nature. NGC 1052 é um grupo de galáxias, e os autores do artigo de 2018 identificaram uma galáxia ultradifusa chamada NGC 1052 DF2.

“NGC1052-DF2 demonstra que a matéria escura nem sempre está acoplada à matéria bariónica em escalas galácticas”, escreveram os autores do artigo. Um artigo subsequente publicado em 2019 anunciou a detecção de outra galáxia ultradifusa sem matéria escura na mesma região chamada NGC 1052 DF4.

Na conclusão do artigo, os autores explicam o significado de encontrar uma galáxia anã escura.

“Esta é a primeira vez que uma galáxia escura isolada rica em gás foi detetada no universo próximo”, escrevem. “Além disso, assume-se que uma galáxia se forma a partir de gás, que arrefece e se transforma em estrelas no centro de uma auréola. FAST J0139+4328 tem um disco rotativo de gás e é dominada por matéria escura, mas não tem estrelas, o que implica que esta galáxia escura pode estar no estágio inicial da sua formação.”

Estas galáxias anãs escuras podem simplesmente não ter matéria escura suficiente para manter o seu gás. Pode ser que a quantidade de gás seja muito pequena para desencadear a instabilidade de Toomre no disco rotativo da galáxia.

Sem estrelas, essas galáxias anãs escuras são extremamente fracas e difíceis de detetar. Estas só podem ser detetadas se procurarmos hidrogénio neutro (HI) e não por radiação eletromagnética. Para encontrar mais deles, precisamos de mais pesquisas HI.

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