Visão do Hubble do maciço aglomerado de galáxias MACS J0717.5 + 3745. Crédito:
NASA, ESA, Harald Ebeling (Universidade do Havaí em Manoa) e Jean-Paul Kneib (LAM)
No início deste ano, os astrônomos que usavam o Telescópio Espacial Hubble conseguiram identificar um fino filamento de matéria escura que parecia estar ligando um par de galáxias distantes. Agora, outro filamento foi encontrado, e os cientistas foram capazes de produzir uma visualização em 3D do filamento, a primeira vez que a matéria escura de difícil detecção foi mensurada com tanto detalhe. Seus resultados sugerem que o filamento possui uma massa alta e, dizem os pesquisadores, que se essas medidas forem representativas do resto do Universo, essas estruturas poderão conter mais da metade de toda a massa do Universo.
Pensa-se que a matéria escura tenha sido parte do Universo desde o início, uma sobra do Big Bang que criou a espinha dorsal da estrutura em larga escala do Universo.
"Os filamentos da teia cósmica são imensamente ampliados e muito difusos, o que os torna extremamente difíceis de detectar, e muito menos estudar em 3D", disse Mathilde Jauzac, do Laboratório de Astrofísica de Marselha, na França, e da Universidade de KwaZulu-Natal, no sul. África, principal autor do estudo.
A equipe combinou imagens de alta resolução da região em torno do maciço aglomerado de galáxias MACS J0717.5 + 3745 (ou MACS J0717) - um dos aglomerados de galáxias mais massivos já conhecidos - e descobriu que o filamento se estende por cerca de 60 milhões de anos-luz a partir de o cluster.
A equipe disse que suas observações fornecem o primeiro vislumbre direto da forma do andaime que dá ao Universo sua estrutura. Eles usaram o Hubble, o Telescópio Subaru do NAOJ e o Telescópio Canadá-França-Havaí, com dados espectroscópicos das galáxias contidas no WM Keck Observatory e no Gemini Observatory. A análise conjunta dessas observações fornece uma visão completa da forma do filamento, que se estende para fora do aglomerado de galáxias, quase ao longo de nossa linha de visão.
A equipe detalhou sua “receita” para estudar o vasto, porém difuso filamento. .
Primeiro ingrediente: um alvo promissor. Teorias da evolução cósmica sugerem que os aglomerados de galáxias se formam onde os filamentos da teia cósmica se encontram, com os filamentos lentamente afunilando a matéria para os aglomerados. “Do nosso trabalho anterior no MACS J0717, sabíamos que esse cluster está crescendo ativamente e, portanto, um dos principais objetivos de um estudo detalhado da web cósmica”, explica o co-autor Harald Ebeling (Universidade do Havaí em Manoa, EUA), que liderou a equipe que descobriu o MACS J0717 há quase uma década.
Segundo ingrediente: Técnicas avançadas de lentes gravitacionais. A famosa teoria da relatividade geral de Albert Einstein diz que o caminho da luz é dobrado quando passa através ou perto de objetos com uma grande massa. Os filamentos da teia cósmica são em grande parte compostos de matéria escura [2] que não podem ser vistos diretamente, mas sua massa é suficiente para curvar a luz e distorcer as imagens das galáxias ao fundo, em um processo chamado lente gravitacional. A equipe desenvolveu novas ferramentas para converter as distorções da imagem em um mapa de massa.
Terceiro ingrediente: imagens de alta resolução. A lente gravitacional é um fenômeno sutil, e estudá-la precisa de imagens detalhadas. As observações do Hubble permitem que a equipe estude a deformação precisa nas formas de inúmeras galáxias com lentes. Isso, por sua vez, revela onde está localizado o filamento de matéria escura oculto. "O desafio", explica o co-autor Jean-Paul Kneib (LAM, França), "era encontrar um modelo da forma do cluster que se encaixasse em todos os recursos de lentes que observamos".
Finalmente: medições de distâncias e movimentos. As observações do Hubble sobre o cluster fornecem o melhor mapa bidimensional de um filamento, mas para ver sua forma em 3D foram necessárias observações adicionais. Imagens coloridas [3], bem como velocidades da galáxia medidas com espectrômetros [4], usando dados dos telescópios Subaru, CFHT, WM Keck e Gemini North (todos em Mauna Kea, Havaí), permitiram à equipe localizar milhares de galáxias dentro do filamento e para detectar os movimentos de muitos deles.
Um modelo que combinou informações posicionais e de velocidade para todas essas galáxias foi construído e isso revelou a forma 3D e a orientação da estrutura filamentar. Como resultado, a equipe foi capaz de medir as verdadeiras propriedades dessa estrutura filamentosa indescritível, sem as incertezas e preconceitos resultantes da projeção da estrutura em duas dimensões, como é comum nessas análises.
Os resultados obtidos ultrapassam os limites das previsões feitas por trabalhos teóricos e simulações numéricas da rede cósmica. Com uma duração de pelo menos 60 milhões de anos-luz, o filamento MACS J0717 é extremo, mesmo em escalas astronômicas. E se seu conteúdo de massa medido pela equipe puder ser representativo de filamentos próximos a aglomerados gigantes, esses links difusos entre os nós da teia cósmica poderão conter ainda mais massa (na forma de matéria escura) do que os teóricos previram.
Mais informações neste vídeo do ESA HubbleCast:
Fonte: ESA Hubble
