Um novo olhar sobre as imagens de galáxias do Hubble pode ser um passo para iluminar a natureza indescritível da matéria escura, o material inobservável que constitui a maior parte do universo, de acordo com um estudo publicado online hoje no Avisos mensais da Royal Astronomical Society .

Utilizando as observações anteriores do Hubble de seis aglomerados de galáxias massivas no programa Frontier Fields, astrônomos demonstraram que a luz intracluster - o brilho difuso entre as galáxias em um aglomerado - traça o caminho da matéria escura, iluminando sua distribuição com mais precisão do que os métodos existentes que observam a luz de raios-X.

A luz intracluster é o subproduto das interações entre galáxias que interrompem suas estruturas; no caos, estrelas individuais são liberadas de suas amarras gravitacionais em sua galáxia natal para se realinharem com o mapa gravitacional do aglomerado geral. É aqui também que reside a grande maioria da matéria escura. A luz de raios-X indica onde grupos de galáxias estão colidindo, mas não a estrutura subjacente do cluster. Isso o torna um traçador menos preciso da matéria escura.

"A razão pela qual a luz intracluster é um traçador excelente de matéria escura em um aglomerado de galáxias é que tanto a matéria escura quanto essas estrelas que formam a luz intracluster estão flutuando livremente no potencial gravitacional do próprio aglomerado - portanto, estão seguindo exatamente o mesma gravidade, "disse Mireia Montes, da University of New South Wales em Sydney, Austrália, quem é coautor do estudo. "Encontramos uma nova maneira de ver o local onde deveria estar a matéria escura, porque você está rastreando exatamente o mesmo potencial gravitacional. Podemos iluminar, com um brilho muito fraco, a posição da matéria escura. "

Montes também destaca que não apenas o método é preciso, mas é mais eficiente porque utiliza apenas imagens profundas, ao invés do mais complexo, técnicas intensivas de espectroscopia. Isso significa que mais aglomerados e objetos no espaço podem ser estudados em menos tempo - o que significa mais evidências potenciais de em que consiste a matéria escura e como ela se comporta.

"Este método nos coloca em posição de caracterizar, de uma forma estatística, a natureza última da matéria escura, "Disse Montes.

"A ideia do estudo surgiu enquanto se olhava para as imagens imaculadas do Hubble Frontier Field, "disse o co-autor do estudo Ignacio Trujillo, do Instituto de Astronomia das Ilhas Canárias, em Tenerife, Espanha, que junto com Montes estudou luz intracluster por anos. "Os Hubble Frontier Fields mostraram luz intracluster com uma clareza sem precedentes. As imagens foram inspiradoras, "Trujillo disse." Mesmo assim, Não esperava que os resultados fossem tão precisos. As implicações para futuras pesquisas baseadas no espaço são muito excitantes. "

"Os astrônomos usaram a distância de Hausdorff modificada (MHD), uma métrica usada na correspondência de formas, para medir as semelhanças entre os contornos da luz intracluster e os contornos dos diferentes mapas de massa dos aglomerados, que são fornecidos como parte dos dados do projeto Hubble Frontier Fields, alojado no Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais (MAST). O MHD é uma medida de quão distantes dois subconjuntos estão um do outro. Quanto menor o valor de MHD, mais semelhantes são os dois conjuntos de pontos. Esta análise mostrou que a distribuição de luz intracluster vista nas imagens do Hubble Frontier Fields combinou com a distribuição de massa dos seis aglomerados de galáxias melhor do que a emissão de raios-X, como derivado de observações arquivadas do Espectrômetro Avançado de Imagem CCD do Chandra X-ray Observatory (ACIS).

Além deste estudo inicial, Montes e Trujillo veem várias oportunidades para expandir suas pesquisas. Para iniciar, eles gostariam de aumentar o raio de observação nos seis grupos originais, para ver se o grau de precisão do rastreamento se mantém. Outro teste importante de seu método será a observação e análise de aglomerados de galáxias adicionais por mais equipes de pesquisa, para adicionar ao conjunto de dados e confirmar suas descobertas.

Os astrônomos também esperam a aplicação das mesmas técnicas com futuros poderosos telescópios baseados no espaço, como o James Webb Space Telescope e o WFIRST, que terá instrumentos ainda mais sensíveis para resolver luz tênue intracluster no universo distante.

Trujillo gostaria de testar a redução do método de aglomerados de galáxias massivas para galáxias individuais. "Seria fantástico fazer isso em escalas galácticas, por exemplo, explorando os halos estelares. Em princípio, a mesma ideia deve funcionar; as estrelas que circundam a galáxia como resultado da atividade de fusão também deveriam estar seguindo o potencial gravitacional da galáxia, iluminando a localização e distribuição da matéria escura. "

O programa Hubble Frontier Fields foi uma iniciativa de imagem profunda projetada para utilizar a lente de aumento natural da gravidade dos aglomerados de galáxias para ver as galáxias extremamente distantes além deles, e, assim, obter uma visão do universo primitivo (distante) e da evolução das galáxias desde aquela época. Nesse estudo, a luz difusa intracluster era um aborrecimento, obscurecendo parcialmente as galáxias distantes além. Contudo, aquele brilho fraco pode acabar lançando uma luz significativa sobre um dos grandes mistérios da astronomia:a natureza da matéria escura.