Do lado esquerdo, vemos os resultados de uma simulação de computador em que Eridanus II reside dentro de um 'halo' de matéria escura densa, conforme esperado no modelo cosmológico padrão. O aglomerado de estrelas (em verde) se dissolve rapidamente neste modelo. Nós podemos, Portanto, descartar este modelo, pois vemos um antigo aglomerado de estrelas sobrevivente em Eridanus II hoje. No lado direito, vemos uma simulação de computador semelhante em que Eridanus II reside em um 'halo' de matéria escura de densidade muito mais baixa. Neste modelo, o aglomerado de estrelas não apenas sobrevive, mas cresce até um tamanho que corresponde ao aglomerado de estrelas observado em Eridanus II, marcado pelo círculo verde no meio. Crédito:Imagem observacional tirada de Crnojevi et al. 2016; imagem composta produzida pelo Dr. Maxime Delorme (University of Surrey).
Astrofísicos da Universidade de Surrey e da Universidade de Edimburgo criaram um novo método para medir a quantidade de matéria escura no centro de minúsculas galáxias "anãs".
A matéria escura constitui a maior parte da massa do Universo, no entanto, permanece indescritível. Dependendo de suas propriedades, pode estar densamente concentrado nos centros das galáxias, ou mais suavemente distribuído em escalas maiores. Ao comparar a distribuição da matéria escura nas galáxias com modelos detalhados, os pesquisadores podem testar ou descartar diferentes candidatos à matéria escura.
As restrições mais rígidas à matéria escura vêm das menores galáxias do Universo, "galáxias anãs". A menor delas contém apenas alguns milhares ou dezenas de milhares de estrelas - as chamadas anãs "ultra-fracas". Galáxias tão minúsculas, encontrados orbitando perto da Via Láctea, são compostos quase inteiramente de matéria escura. Se a distribuição da matéria escura nessas minúsculas galáxias pudesse ser mapeada, isso poderia fornecer informações novas e interessantes sobre sua natureza. Contudo, sendo totalmente desprovido de gás e contendo muito poucas estrelas, até recentemente, não havia nenhum método viável para fazer essa medição.
Em um estudo publicado pela Avisos mensais da Royal Astronomical Society ( MNRAS ), uma equipe de cientistas da Universidade de Surrey desenvolveu um novo método para calcular a densidade de matéria escura interna de galáxias anãs, mesmo que não tenham gás e muito poucas estrelas. A chave para o método é fazer uso de um ou mais aglomerados de estrelas densas orbitando perto do centro da anã.
Aglomerados de estrelas são coleções gravitacionalmente ligadas de estrelas que orbitam dentro de galáxias. Ao contrário das galáxias, os aglomerados de estrelas são tão densos que suas estrelas se dispersam gravitacionalmente, fazendo com que se expandam lentamente. A equipe de pesquisa teve um novo insight importante quando percebeu que a taxa dessa expansão depende do campo gravitacional em que o aglomerado de estrelas orbita e, Portanto, sobre a distribuição de matéria escura na galáxia hospedeira. A equipe usou um grande conjunto de simulações de computador para mostrar como a estrutura dos aglomerados de estrelas é sensível ao fato de a matéria escura estar densamente compactada no centro das galáxias, ou mais bem distribuído. A equipe então aplicou seu método à galáxia anã "ultra-fraca" recentemente descoberta, Eridanus II, encontrando muito menos matéria escura em seu centro do que muitos modelos teriam previsto.
O Dr. Filippo Contenta da Universidade de Surrey e principal autor do estudo disse:"Desenvolvemos uma nova ferramenta para descobrir a natureza da matéria escura e os resultados já são empolgantes. Eridanus II, uma das menores galáxias conhecidas, tem menos matéria escura em seu centro do que o esperado. Se resultados semelhantes forem encontrados para uma amostra maior de galáxias, isso poderia ter implicações abrangentes para a natureza da matéria escura. "
Professor Mark Gieles, Professor de Astrofísica da Universidade de Surrey e investigador principal do projeto European Research Council (ERC) que financiou o projeto, acrescentou:"Começamos este projeto ERC com a esperança de poder usar aglomerados de estrelas para aprender sobre a matéria escura, por isso é muito emocionante que funcionou."
Professor Justin Read, um co-autor do estudo da Universidade de Surrey, acrescentou:"É um desafio entender nossos resultados para Eridanus II se a matéria escura compreende uma partícula 'fria' de interação fraca - o modelo atualmente favorecido para a matéria escura. Uma possibilidade é que a matéria escura no centro de Eridanus II era" aquecido "pela violenta formação de estrelas, como sugerido por alguns modelos numéricos recentes. Mais tentador, Contudo, é a possibilidade de que a matéria escura seja mais complexa do que presumimos até agora. "
O Dr. Jorge Peñarrubia, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Edimburgo, disse:"Essas descobertas fornecem uma visão fascinante sobre a distribuição da matéria escura nas galáxias mais dominadas pela matéria escura no Universo, e há um grande potencial para o que esse novo método pode descobrir no futuro. "
