Para compreender a matéria mais comum do universo - e as coisas extraordinárias que acontecem com ela - uma equipe de astrônomos liderados por Yale deu um mergulho profundo na névoa cósmica.

Eles aprenderam novos detalhes intrigantes sobre a dinâmica dos bárions, a coleção de partículas subatômicas (incluindo prótons e nêutrons) que respondem por grande parte da matéria visível no universo. A maioria dos bárions residem no meio intergaláctico (IGM), que é o espaço entre as galáxias onde a matéria não é limitada nem puxada pelos sistemas circundantes.

Em um novo estudo, Nir Mandelker, associado de pós-doutorado em Yale, e o professor Frank C. van den Bosch, relatam a simulação mais detalhada de todos os tempos de um grande patch do IGM. Pela primeira vez, eles puderam ver o quão frio, densas nuvens de gás no IGM se organizam e reagem dentro de "camadas" ou "panquecas" muito maiores de matéria na vastidão do espaço.

As descobertas aparecem no Cartas de jornal astrofísico .

Os pesquisadores tentaram por anos reunir as estruturas e propriedades do IGM - em parte para testar o modelo padrão da cosmologia do Big Bang, que prevê que 80% -90% dos bárions estão no IGM, mas também para investigar o papel crucial do IGM como fonte de combustível do universo.

"A razão pela qual as galáxias são capazes de formar estrelas continuamente é porque o gás fresco flui para as galáxias a partir do IGM, "disse Mandelker, autor principal do estudo. "Está claro que as galáxias ficariam sem gás em muito pouco tempo se não agregassem gás novo do IGM."

No entanto, detectar o gás do IGM tem sido extremamente difícil. Ao contrário das galáxias, que brilham intensamente na luz das estrelas, o gás no IGM quase nunca é luminoso o suficiente para ser detectado diretamente. Em vez de, tem que ser estudado indiretamente, através da absorção da luz de fundo. Esses estudos de absorção permitem que os pesquisadores aprendam sobre a densidade e a composição química das nuvens de gás; em particular, eles são capazes de descobrir se a formação de estrelas em galáxias próximas poluiu o gás com metais (elementos mais pesados ​​que o hélio).

Com sua nova simulação, a equipe de Yale aprendeu muito - incluindo novas propriedades das folhas de bárions mencionadas anteriormente.

"Estas são distribuições achatadas de matéria, conhecido como 'panquecas, 'que se estendem por muitos milhões de anos-luz de diâmetro, "disse Van den Bosch." Descobrimos que, em vez de ser distribuído sem problemas, o gás nessas panquecas se estilhaça no que se assemelha a uma "névoa cósmica" composta de minúsculos, nuvens discretas de gás relativamente frio e denso. "

Pensava-se que essas densas nuvens de gás se formavam apenas em áreas do espaço próximas às galáxias, onde o gás é naturalmente mais denso. Mas a nova simulação mostra que eles também podem condensar no IGM de baixa densidade. Os pesquisadores disseram que o fenômeno ocorre naturalmente, como resultado de uma instabilidade desencadeada pelo resfriamento eficiente do gás.

Outro aspecto desta névoa cósmica, com base na simulação de Yale, é que é puro; está muito longe de qualquer galáxia para ser poluída com metais. De acordo com Mandelker, isso é significativo porque explica o recente, observações intrigantes de denso, nuvens sem metal a grandes distâncias das galáxias. Os astrônomos não conseguiram explicar este fenômeno, mas a nova simulação sugere que sua presença pode ser simplesmente o resultado de um processo natural.

“Nosso trabalho destaca a importância de resolver adequadamente as propriedades do gás no IGM, que é frequentemente negligenciado em favor de uma melhor resolução das galáxias centrais, "Mandelker disse." Tem sido muito difícil entender como o gás no IGM pode se tornar tão denso e opticamente espesso, especialmente quando as gerações anteriores de simulações cosmológicas não revelaram nenhum gás denso no IGM. "