p Pesquisadores da Universidade de Bonn e da Universidade da Califórnia em Irvine usaram sofisticadas simulações de computador para criar um teste que pudesse responder a uma questão candente da astrofísica:a matéria escura realmente existe? Ou a lei gravitacional de Newton precisa ser modificada? O novo estudo, agora publicado no Cartas de revisão física , mostra que a resposta está oculta no movimento das estrelas dentro de pequenas galáxias satélites girando em torno da Via Láctea. p Usando um dos supercomputadores mais rápidos do mundo, os cientistas simularam a distribuição de matéria das chamadas galáxias "anãs" satélites. Estas são pequenas galáxias que orbitam galáxias maiores, como a Via Láctea ou Andrômeda.

p Os pesquisadores se concentraram em uma relação chamada relação de aceleração radial (RAR). Em galáxias de disco, as estrelas se movem em órbitas circulares ao redor do centro galáctico. A aceleração que os força a mudar de direção é causada pela atração de matéria na galáxia. O RAR descreve a relação entre esta aceleração e aquela causada apenas pela matéria visível. Ele fornece uma visão sobre a estrutura das galáxias e sua distribuição de matéria.

p "Nós agora simulamos, pela primeira vez, o RAR de galáxias anãs na suposição de que existe matéria escura, "explica o Prof. Dr. Cristiano Porciani, do Argelander Institute for Astronomy da University of Bonn." Acontece que eles se comportam como versões em escala reduzida de galáxias maiores. "Mas e se não houver matéria escura e a gravidade funcionar de maneira diferente do que Newton pensava? "Neste caso, o RAR de galáxias anãs depende fortemente da distância de sua galáxia pai, embora isso não aconteça se houver matéria escura, ”explica o pesquisador Emilio Romano-Díaz.

p Essa diferença torna os satélites uma sonda poderosa para testar se a matéria escura realmente existe. A espaçonave Gaia, que foi lançado pela Agência Espacial Europeia (ESA) em 2013, poderia fornecer uma resposta. Ele foi projetado para estudar as estrelas da Via Láctea e suas galáxias satélites com detalhes sem precedentes e coletou uma grande quantidade de dados.

p Contudo, provavelmente levará anos para analisar os dados. "Medidas individuais não são suficientes para testar as pequenas diferenças que encontramos em nossas simulações, "explica o doutorando Enrico Garaldi." Mas examinar repetidamente as mesmas estrelas melhora as medições a cada vez. Cedo ou tarde, deve ser possível determinar se as galáxias anãs se comportam como em um universo com matéria escura - ou não. "

p O cimento que mantém as galáxias juntas

p Essa questão é uma das questões mais urgentes na cosmologia hoje. A existência de matéria escura foi sugerida há mais de 80 anos pelo astrônomo suíço Fritz Zwicky. Ele percebeu que as galáxias se movem tão rápido dentro dos aglomerados de galáxias que deveriam se afastar. Ele, portanto, postulou a presença de matéria invisível que, devido à sua massa, exerce gravidade suficiente para manter as galáxias em suas órbitas observadas. Na década de 1970, sua colega americana Vera Rubin descobriu um fenômeno semelhante em galáxias espirais como a Via Láctea - elas giram tão rapidamente que a força centrífuga deve separá-las se apenas matéria visível estiver presente.

p Hoje, a maioria dos físicos está convencida de que a matéria escura representa cerca de 80% da massa do universo. Uma vez que não interage com a luz, é invisível para os telescópios. Ainda, presumindo que sua existência forneça um excelente ajuste para uma série de outras observações - como a distribuição da radiação de fundo, o resplendor do Big Bang. A matéria escura também fornece uma boa explicação para o arranjo e a taxa de formação das galáxias no universo. Contudo, apesar de vários esforços experimentais, não há prova direta de que a matéria escura existe. Isso levou os astrônomos à hipótese de que a própria força gravitacional pode se comportar de maneira diferente do que se pensava anteriormente. De acordo com a teoria chamada dinâmica newtoniana modificada (MOND), a atração entre duas massas obedece às leis de Newton apenas até certo ponto. Em acelerações muito pequenas, como os que prevalecem nas galáxias, a gravidade se torna consideravelmente mais forte. Portanto, galáxias não se separam devido à sua velocidade de rotação e a teoria MOND pode dispensar a matéria escura.

p O novo estudo abre a possibilidade para os astrônomos testarem essas duas hipóteses em um regime sem precedentes.