Há mais matéria escura do que matéria regular no Universo, e elas normalmente estão todas misturadas em galáxias. Em uma colisão entre aglomerados gigantes de galáxias, nuvens de gás quente nos aglomerados encontram fricção quando passam um pelo outro, separando-os das estrelas. A matéria escura também não é afetada por esse atrito, então os astrônomos foram capazes de calcular o efeito de sua gravidade na matéria regular.
A matéria escura e a matéria normal foram separadas pela tremenda colisão de dois grandes aglomerados de galáxias. A descoberta, usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA e outros telescópios, fornece evidências diretas da existência de matéria escura.
"Este é o evento cósmico mais enérgico, além do Big Bang, que conhecemos", disse Maxim Markevitch, membro da equipe do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, em Cambridge, Massachusetts.
Essas observações fornecem a evidência mais forte de que a maior parte da matéria no universo é escura. Apesar das evidências consideráveis da matéria escura, alguns cientistas propuseram teorias alternativas para a gravidade, onde ela é mais forte em escalas intergalácticas do que o previsto por Newton e Einstein, eliminando a necessidade de matéria escura. No entanto, essas teorias não podem explicar os efeitos observados dessa colisão.
"Um universo dominado por coisas escuras parece absurdo, então queríamos testar se havia alguma falha básica em nosso pensamento", disse Doug Clowe, da Universidade do Arizona em Tucson, e líder do estudo. "Esses resultados são uma prova direta de que existe matéria escura".
Nos aglomerados de galáxias, a matéria normal, como os átomos que compõem as estrelas, planetas e tudo na Terra, é principalmente na forma de gás quente e estrelas. A massa do gás quente entre as galáxias é muito maior que a massa das estrelas em todas as galáxias. Essa matéria normal é ligada no aglomerado pela gravidade de uma massa ainda maior de matéria escura. Sem a matéria escura, que é invisível e só pode ser detectada pela gravidade, as galáxias em movimento rápido e o gás quente se separariam rapidamente.
A equipe recebeu mais de 100 horas no telescópio Chandra para observar o aglomerado de galáxias 1E0657-56. O cluster também é conhecido como cluster de balas, porque contém uma nuvem espetacular em forma de bala de gás de cem milhões de graus. A imagem de raios X mostra que o formato da bala é devido a um vento produzido pela colisão em alta velocidade de um aglomerado menor com um maior.
Além da observação de Chandra, o Telescópio Espacial Hubble, o Telescópio Muito Grande do Observatório Europeu do Sul e os telescópios ópticos Magellan foram usados para determinar a localização da massa nos aglomerados. Isso foi feito medindo o efeito das lentes gravitacionais, onde a gravidade dos aglomerados distorce a luz das galáxias de fundo, como previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein.
O gás quente nessa colisão foi retardado por uma força de arrasto, semelhante à resistência do ar. Em contraste, a matéria escura não foi retardada pelo impacto, porque não interage diretamente consigo mesma ou com o gás, exceto através da gravidade. Isso produziu a separação da matéria escura e normal vista nos dados. Se o gás quente fosse o componente mais maciço dos aglomerados, como proposto por teorias alternativas da gravidade, essa separação não teria sido vista. Em vez disso, é necessária matéria escura.
"Esse é o tipo de resultado que as teorias futuras terão que levar em consideração", disse Sean Carroll, cosmologista da Universidade de Chicago, que não participou do estudo. "À medida que avançamos para entender a verdadeira natureza da matéria escura, este novo resultado será impossível de ignorar."
Esse resultado também dá aos cientistas mais confiança de que a gravidade newtoniana familiar na Terra e no sistema solar também funciona nas grandes escalas de aglomerados de galáxias.
"Fechamos essa brecha sobre a gravidade e estamos mais próximos do que nunca de ver esse assunto invisível", disse Clowe.
Esses resultados serão publicados em uma edição futura do The Astrophysical Journal Letters. O Marshall Space Flight Center da NASA, Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra da Diretoria de Missões Científicas da agência. O Observatório Astrofísico Smithsonian controla as operações científicas e de vôo do Chandra X-ray Center, Cambridge, Massachusetts.
Fonte original: Chandra News Release
