Astrônomos usando um poderoso quasar para estudar uma enorme gavinha invisível cheia de gás superaquecido dizem que podem ter finalmente descoberto a matéria detectável 'perdida' do universo.

As evidências, publicado no jornal Natureza , resolver um mistério de décadas e pode ajudar os cientistas a investigar ainda mais a estrutura e a evolução do cosmos.

Todos os átomos nas estrelas, galáxias e planetas existentes representam cerca de 5% da densidade de massa e energia do cosmos. A esmagadora maioria, cerca de 70 por cento, é feito de energia escura - uma misteriosa, força repulsiva que está fazendo com que o universo se expanda cada vez mais rápido. O quarto restante é composto de matéria escura - invisível, material intocável cuja presença só pode ser sentida por sua influência gravitacional nas escalas galácticas. A matéria escura conecta aglomerados de galáxias com gavinhas massivas, formando uma teia cósmica que serve como um esqueleto invisível para o universo.

Os cientistas estimaram essas ações em grande parte usando dois métodos diferentes, disse o co-autor do estudo J. Michael Shull, um astrofísico da Universidade do Colorado, Pedregulho. Há muitos anos, os pesquisadores calcularam aproximadamente quanta matéria teria se formado na esteira do "big bang" que deu origem ao universo. Os astrônomos também estudaram a radiação cósmica de fundo - a luz mais antiga do universo, que permeia todo o céu - e encontrou aproximadamente as mesmas proporções da matéria normal, matéria escura e energia escura.

Essa pequena fatia de matéria normal que podemos detectar diretamente, que os cientistas chamam de matéria bariônica, é a quantidade mais conhecida dos três:emite luz (como o sol) ou a reflete (como a lua), tornando-o visível para nós ou detectável por telescópios. E, no entanto, também apresenta seu próprio mistério, porque por décadas, os cientistas não conseguiram encontrar tudo isso.

"Há mais de 20 anos, as pessoas notaram que, se você somasse toda a luz das estrelas e toda a massa das galáxias que acompanha essa luz das estrelas, você obtém apenas cerca de 10 por cento dos 5 por cento da matéria comum, "Shull disse." Então, havia um problema de 'matéria perdida' que remonta a mais de 20 anos:onde está o gás, onde estão os bárions, que não se transformaram em estrelas e galáxias? "

"É por isso que nos preocupamos com isso, "Ele acrescentou." Isso realmente atinge o cerne das principais previsões em cosmologia sobre o big bang. "

Os pesquisadores diminuíram lentamente essa lacuna, adicionando ao censo todas as coisas quentes, gás difuso nos enormes halos de galáxias e ainda maiores aglomerados de galáxias. Mas eles se perguntaram se ainda mais da matéria perdida poderia realmente estar suspensa nos enormes filamentos de matéria escura que constituem a teia cósmica.

Aqui está o problema de encontrar essa matéria perdida:seria feito principalmente de hidrogênio, o elemento mais simples e de longe o mais abundante do universo. Quando os átomos de hidrogênio são ionizados, eles podem se tornar invisíveis para comprimentos de onda ópticos, tornando-os muito difíceis de detectar.

Felizmente, se uma nuvem de hidrogênio ionizado fica entre a Terra e uma fonte de luz ultravioleta, que o hidrogênio vai absorver certos comprimentos de onda, deixando uma impressão digital química distinta que os astrônomos podem detectar assim que alcançar seus telescópios. Shull e seus colegas têm contribuído para o censo ao encontrar esse gás ionizado.

O problema é que conforme o gás fica cada vez mais quente, digamos, acima de um milhão de graus Kelvin - o hidrogênio ionizado para de deixar um sinal claro no ultravioleta. Portanto, para este artigo, os pesquisadores também visaram íons de oxigênio muito mais raros, e procuraram suas impressões digitais em raios-X, que são comprimentos de onda de luz de energia muito mais alta.

Os cientistas usaram o telescópio espacial de raios X XMM-Newton da Agência Espacial Europeia para estudar o quasar BL Lacertae 1ES 1553 + 113, um ativo, buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia. Quasares devoram matéria e brilham intensamente em muitos comprimentos de onda de luz, de ondas de rádio a raios-X. Esses faróis celestes podem basicamente iluminar o material que cruza o caminho do feixe, assim como o feixe de uma lanterna ilumina partículas invisíveis de poeira no ar.

Estudar a impressão digital química do oxigênio nos raios-X da luz do quasar, os cientistas encontraram uma grande quantidade de gás intergaláctico extremamente quente - tanto que eles calculam que esse gás pode ser responsável por até 40 por cento da matéria bariônica no cosmos, o que poderia ser o suficiente para explicar a matéria que faltava.

Os pesquisadores acham que esses íons podem ter começado nos corações de estrelas que se tornaram supernovas, e foram expulsos de suas galáxias natais por essas mortes estelares explosivas. Eles podem ter sido superaquecidos por choques. Os átomos precisam interagir uns com os outros para irradiar energia, e porque os átomos individuais neste gás esparso estavam tão distantes uns dos outros, incapazes de se tocarem, eles permaneceram extremamente quentes.

Taotao Fang do Instituto de Pesquisa de Jiujiang na China, que não estava envolvido no estudo, apontou para algumas explicações alternativas possíveis, incluindo que o sinal de gás ionizado pode ter vindo de dentro de uma galáxia ao invés de gás intergaláctico embutido em um filamento de matéria escura.

Ainda, Fang escreveu em um comentário, as descobertas "oferecem um vislumbre tentador de onde os esquivos bárions perdidos se esconderam".

O próximo passo, Shull disse, é repetir essas observações usando outros quasares, para ver se a porção de matéria bariônica que eles encontraram se mantém em outras partes do céu.

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