p Uma pesquisa da Universidade da Pensilvânia pode lançar luz sobre a distribuição de uma das substâncias mais misteriosas do universo. p Na década de 1970, os cientistas notaram algo estranho no movimento das galáxias. Toda a matéria na borda das galáxias espirais estava girando tão rápido quanto o material na parte interna da galáxia. Mas de acordo com as leis da gravidade, objetos na periferia devem se mover mais devagar.

p A explicação:uma forma de matéria chamada matéria escura que não interage diretamente com a luz.

p Muitos cientistas agora acreditam que mais de 80 por cento da matéria do universo está trancada em mistério, ainda não detectado, partículas de matéria escura, que afetam tudo, desde como os objetos se movem dentro de uma galáxia até como galáxias e aglomerados de galáxias se agrupam em primeiro lugar.

p Esta matéria escura se estende muito além do alcance das estrelas mais distantes da galáxia, formando o que os cientistas chamam de halo de matéria escura. Enquanto as estrelas dentro da galáxia giram de forma organizada, disco organizado, essas partículas de matéria escura são como um enxame de abelhas, movendo-se caoticamente em direções aleatórias, que os mantém inflados para equilibrar a atração da gravidade para dentro.

p Bhuvnesh Jain, um professor de física na Escola de Artes e Ciências da Penn, e o pós-doutorado Eric Baxter estão conduzindo pesquisas que podem fornecer novos insights sobre a estrutura desses halos.

p Os pesquisadores queriam investigar se esses halos de matéria escura têm uma borda ou limite.

p "As pessoas geralmente imaginam uma transição bastante suave da matéria ligada à galáxia para a matéria entre as galáxias, que também é atraída gravitacionalmente pelas galáxias e aglomerados, "Jain disse." Mas teoricamente, usando simulações de computador alguns anos atrás, pesquisadores da Universidade de Chicago mostraram que, para aglomerados de galáxias, é esperada uma fronteira nítida, fornecendo uma transição distinta que devemos ser capazes de ver por meio de uma análise cuidadosa dos dados. "

p Os cientistas acreditam que esta região, ou "borda" é devido ao "efeito splashback".

p "Você tem este grande halo de matéria escura sentado aí, "Baxter disse, "e tem agregado matéria gravitacionalmente ao longo de toda a sua história. À medida que a matéria é atraída, fica cada vez mais rápido. Quando finalmente cai no halo, ele se vira e começa a orbitar. Essa reviravolta é o que as pessoas começaram a chamar de splashback, porque as coisas estão espirrando de volta em algum sentido. "

p Como o assunto "respinga de volta, "fica mais lento. Como esse efeito está acontecendo em muitas direções diferentes, isso leva a um acúmulo de matéria bem na borda do halo e a uma queda acentuada na quantidade de matéria fora dessa posição. Isso é o que os pesquisadores da Penn exploraram nos dados.

p Usando um levantamento de galáxias chamado Sloan Digital Sky Survey, ou SDSS, Baxter e Jain observaram a distribuição das galáxias em torno dos aglomerados. Eles formaram uma equipe de especialistas da Universidade de Chicago e de outras instituições ao redor do mundo para examinar milhares de aglomerados de galáxias. Usando ferramentas estatísticas para fazer uma análise conjunta de vários milhões de galáxias ao seu redor, eles encontraram uma queda na borda do aglomerado. Baxter e o colaborador Chihway Chang da Universidade de Chicago lideraram um artigo relatando as descobertas, aceito para publicação no Astrophysical Journal .

p Além de ver essa borda quando observaram a distribuição da galáxia, os pesquisadores também viram evidências disso na forma de cores de galáxias.

p Quando uma galáxia está cheia de gás e formando muitos grandes, estrelas quentes, o calor faz com que pareça azul quando os cientistas tiram imagens dele.

p "Mas essas grandes estrelas vivem vidas muito curtas, "Baxter disse." Eles explodem. O que resta são esses menores, estrelas mais velhas que vivem por longos períodos de tempo, e esses são vermelhos. "

p Quando os cientistas olham para galáxias dentro de aglomerados, eles aparecem vermelhos porque não estão formando estrelas.

p "Estudos anteriores mostraram que existem interações dentro do aglomerado que podem fazer com que as galáxias parem de formar estrelas, "Baxter disse." Você pode imaginar, por exemplo, que uma galáxia cai em um aglomerado, e o gás da galáxia é separado pelo gás dentro do aglomerado. Depois de perder seu gás, a galáxia não será capaz de formar muitas estrelas. "

p Por causa disso, os cientistas esperam que as galáxias que passaram mais tempo orbitando através de um aglomerado apareçam vermelhas, enquanto as galáxias que estão começando a cair aparecerão em azul.

p Os pesquisadores notaram uma mudança repentina nas cores das galáxias bem no limite, fornecendo-lhes mais evidências de que os halos de matéria escura têm uma vantagem.

p "Foi realmente interessante e surpreendente ver essa mudança acentuada nas cores, "Jain disse, "porque a mudança das cores das galáxias é um processo muito lento e complexo."

p Os pesquisadores estão trabalhando em outro artigo usando um levantamento mais profundo de mais de cem milhões de galáxias, chamado Dark Energy Survey, ou DES.

p Tanto o SDSS quanto o DES fazem mapas enormes do céu usando uma câmera enorme que Jain disse não ser muito diferente das câmeras dos smartphones, mas maior e mais precisa e custando milhões de dólares para construir.

p No DES, quando a câmera abre, leva alguns minutos de exposição, e então se move para uma parte diferente do céu. Este processo é repetido ao longo de vários anos, usando diferentes filtros para permitir que os cientistas façam uma pesquisa em várias cores.

p O DES permite que os pesquisadores façam medições expandidas, empurrando para distâncias maiores.

p Em vez de medir a distribuição de galáxias, os pesquisadores estão usando um fenômeno astrofísico chamado lente gravitacional para sondar os halos de matéria escura. Em lentes gravitacionais, a luz que chega a um observador se curva à medida que a matéria exerce força gravitacional sobre ela.

p Os pesquisadores podem analisar imagens do céu para ver como os aglomerados expandem as imagens das galáxias atrás deles.

p "A luz vai dobrar se houver massa, "Baxter disse." Ao medir essas deflexões, podemos medir a massa diretamente, que é fria, porque a maior parte da massa é matéria escura que não podemos ver, então é uma forma única de sondar a matéria escura. "

p Em termos de compreensão fundamental do universo, Baxter disse, a matéria escura é um dos maiores mistérios que existe agora.

p "Você olha para o céu, mesmo com os maiores telescópios ópticos, e você não vê nada além da luz das galáxias, "Jain disse." Há apenas esta matéria escura.

p Os pesquisadores esperam que sua pesquisa contribua para uma melhor compreensão da substância misteriosa que constitui cerca de 80 por cento da matéria no universo. Se eles podem marcar a borda de um halo de matéria escura, permitiria que testassem coisas como a teoria da gravidade de Einstein e a natureza da matéria escura.

p "É apenas uma nova maneira de olhar para os clusters, "Jain disse." Depois de encontrar o limite, você pode estudar a física padrão de como as galáxias interagem com o aglomerado e a possível física desconhecida de qual é a natureza da matéria escura e da gravidade. "