p Astrônomos passaram décadas procurando por algo que soasse difícil de perder:cerca de um terço da matéria "normal" do Universo. Novos resultados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA podem ter ajudado a localizar essa extensão indescritível de matéria perdida. p De independente, observações bem estabelecidas, os cientistas calcularam com segurança a quantidade de matéria normal - ou seja, hidrogênio, hélio e outros elementos - existiam logo após o Big Bang. No tempo entre os primeiros minutos e o primeiro bilhão de anos ou mais, muito da matéria normal fez o seu caminho para a poeira cósmica, gás e objetos como estrelas e planetas que os telescópios podem ver no Universo atual.

p O problema é que, quando os astrônomos somam a massa de toda a matéria normal do Universo atual, cerca de um terço dela não pode ser encontrada. (Esta matéria ausente é distinta da matéria escura ainda misteriosa.)

p Uma ideia é que a massa perdida se reuniu em gigantescos fios ou filamentos de calor (temperatura inferior a 100, 000 Kelvin) e quente (temperatura maior que 100, 000 Kelvin) gás no espaço intergaláctico. Esses filamentos são conhecidos pelos astrônomos como o "meio intergaláctico morno-quente" ou WHIM. Eles são invisíveis aos telescópios de luz ótica, mas parte do gás quente nos filamentos foi detectado na luz ultravioleta.

p Usando uma nova técnica, pesquisadores encontraram evidências novas e fortes para o componente quente do WHIM com base em dados do Chandra e outros telescópios.

p "Se encontrarmos esta massa perdida, podemos resolver um dos maiores enigmas da astrofísica, "disse Orsolya Kovacs do Center for Astrophysics | Harvard &Smithsonian (CfA) em Cambridge, Massachusetts. "Onde o universo escondeu tanto de sua matéria que compõe coisas como estrelas e planetas e nós?"

p Os astrônomos usaram o Chandra para procurar e estudar os filamentos de gás quente ao longo do caminho para um quasar, uma fonte brilhante de raios-X alimentada por um buraco negro supermassivo de rápido crescimento. Este quasar está localizado a cerca de 3,5 bilhões de anos-luz da Terra. Se o componente de gás quente do WHIM estiver associado a esses filamentos, alguns dos raios X do quasar seriam absorvidos por aquele gás quente. Portanto, eles procuraram uma assinatura de gás quente impressa na luz de raios-X do quasar detectada pelo Chandra.

p Um dos desafios desse método é que o sinal de absorção pelo WHIM é fraco em comparação com a quantidade total de raios X vindos do quasar. Ao pesquisar todo o espectro de raios-X em diferentes comprimentos de onda, é difícil distinguir tais características de absorção fracas - sinais reais do WHIM - de flutuações aleatórias.

p Kovacs e sua equipe superaram esse problema concentrando sua pesquisa apenas em certas partes do espectro de luz de raios-X, reduzindo a probabilidade de falsos positivos. Eles fizeram isso primeiro identificando galáxias perto da linha de visão do quasar que estão localizadas na mesma distância da Terra que regiões de gás quente detectadas a partir de dados ultravioleta. Com esta técnica, eles identificaram 17 possíveis filamentos entre o quasar e nós, e obteve suas distâncias.

p Por causa da expansão do universo, que estende a luz à medida que viaja, qualquer absorção de raios X pela matéria nesses filamentos será deslocada para comprimentos de onda mais vermelhos. Os valores dos deslocamentos dependem das distâncias conhecidas até o filamento, para que a equipe soubesse onde pesquisar no espectro para a absorção do WHIM.

p "Nossa técnica é semelhante em princípio a como você pode conduzir uma busca eficiente por animais nas vastas planícies da África, "disse Akos Bogdan, coautor também do CfA. “Sabemos que os animais precisam de beber, portanto, faz sentido procurar primeiro em volta dos bebedouros. "

p Embora estreitar a pesquisa ajudasse, os pesquisadores também tiveram que superar o problema da fraqueza da absorção de raios-X. Então, eles aumentaram o sinal adicionando espectros de 17 filamentos, transformando uma observação de 5,5 dias no equivalente a quase 100 dias de dados. Com essa técnica, eles detectaram oxigênio com características que sugerem estar em um gás com temperatura de cerca de um milhão de graus Kelvin.

p Extrapolando a partir dessas observações de oxigênio para o conjunto completo de elementos, e da região observada para o universo local, os pesquisadores relatam que podem explicar a quantidade total de matéria perdida. Pelo menos neste caso particular, afinal, a matéria que faltava estava escondida no WHIM.

p "Ficamos entusiasmados por termos conseguido rastrear parte desse assunto que faltava", disse o co-autor Randall Smith, também do CfA. "No futuro, podemos aplicar esse mesmo método a outros dados de quasares para confirmar que esse mistério de longa data foi finalmente desvendado."

p Um artigo descrevendo esses resultados foi publicado no Astrophysical Journal em 13 de fevereiro, 2019.