509: Uma teia cósmica

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagem do enxame de galáxias, Abell 611, obtida pelo Telescópio Espacial Hubble.
Crédito: ESA/Hubble, NASA, P. Kelly, M. Postman, J. Richard, S. Allen

Hoje em dia, pensa-se que todas as galáxias e enxames de galáxias sejam dominados por matéria escura – uma quantidade elusiva cuja natureza os astrónomos ainda estão a trabalhar para determinar. Abell 611, o brilhante enxame galáctico visto nesta imagem pelo Hubble, não é excepção.

De facto, Abell 611 é um alvo popular para investigar a matéria escura, em parte devido aos seus numerosos exemplos de lentes gravitacionais fortes visíveis entre a intrincada teia de galáxias do enxame.

Em celebração do Dia das Bruxas (Halloween), o Hubble divulgou esta imagem do enxame de galáxias Abell 611, localizado a mais de 1000 megaparsecs, ou cerca de 3,26 mil milhões de anos-luz da Terra.

Tal como todos os enxames de galáxias, a existência de Abell 611 representa um mistério para os astrónomos. Especificamente, não parece haver massa suficiente contida dentro da sua “teia” de galáxias constituintes, em rápida rotação, para impedir o enxame de se separar.

Este é uma questão bem estabelecida na astronomia das estruturas muito massivas, como galáxias e enxames de galáxias – simplesmente não parecem ter massa combinada suficiente para permanecerem coesos. Curiosamente, este problema não surge a escalas cósmicas mais pequenas.

Por exemplo, a viagem dos planetas em torno do Sol pode ser calculada com relativa facilidade usando as massas e as localizações dos planetas e do Sol.

Não é necessária massa extra para explicar a integridade do Sistema Solar ou de outros sistemas. Então, porque é que esta regra intuitiva não se aplica a escalas maiores?

A teoria prevalente é que o Universo contém vastas quantidades de uma substância conhecida como matéria escura. Embora o nome possa parecer sinistro, “escuro” refere-se simplesmente ao facto de que esta quantidade desconhecida não parece interagir com a luz como a outra matéria – nem emitindo nem reflectindo qualquer parte do espectro electromagnético.

Esta qualidade torna a matéria escura incrivelmente difícil de caracterizar, embora várias possibilidades já tenham sido postuladas.

Essencialmente, a maioria dos candidatos à matéria escura enquadram-se numa de duas categorias: algum tipo de partícula que existe em grandes quantidades por todo o Universo, mas que por alguma razão não interage com a luz como as outras partículas; ou algum tipo de objecto massivo que também existe em grande abundância por todo o Universo, mas que não é detectável com a tecnologia telescópica actual.

Dois dos candidatos a matéria escura com o nome mais estranho enquadram-se na primeira e na segunda categorias, respectivamente. As WIMPs (“Weakly interacting massive particles”, em português, partículas massivas de interacção fraca) são partículas subatómicas hipotéticas que não interagem com os fotões – por outras palavras, não interagem com a luz.

Os MACHOs (“Massive astrophysical compact halo objects”, em português, objectos com halo compacto e grande massa) são um conjunto hipotético de objectos muito massivos feitos (ao contrário das WIMPs) de um tipo de matéria que já conhecemos, mas que são extremamente difíceis de observar uma vez que emitem tão pouca luz.

Contudo, e apesar de um esforço tremendo, não foi encontrada nenhuma evidência conclusiva de WIMPs, ou de MACHOs, ou de qualquer outra forma de matéria escura.

Se a matéria escura permanecer teimosamente indefinível, felizmente é facilmente quantificável. De facto, os enxames galácticos como Abell 611 são laboratórios ideais para a quantificação da matéria escura, devido às abundantes evidências de lentes gravitacionais visíveis dentro do enxame.

Um exemplo de lente é talvez mais claramente visível no centro da imagem, à esquerda do brilhante núcleo do enxame, onde pode ser vista uma curva de luz. Esta curva é luz de uma fonte mais distante, que foi “dobrada” e distorcida (ou que sofre o efeito de lente) pela imensa massa de Abell 611.

A medida em que a luz foi “dobrada” pelo enxame pode ser usada para medir a sua verdadeira massa. Isto pode então ser comparado com uma estimativa da sua massa derivada de todos os componentes visíveis do enxame.

A diferença entre a massa calculada e a massa observada é espantosa. Com efeito, os astrónomos estimam actualmente que cerca de 85% da matéria do Universo é matéria escura.

Mesmo que o mistério do que mantém a teia cósmica de galáxias dentro de Abell 611 permaneça por resolver, ainda podemos desfrutar desta imagem e da fascinante ciência – tanto bem estabelecida como teorizada – que tem lugar no seu interior.

Astronomia On-line
28 de Outubro de 2022