p É bem sabido que a expansão do universo está se acelerando devido a uma misteriosa energia escura. Dentro das galáxias, estrelas também experimentam uma aceleração, embora isso seja devido a alguma combinação de matéria escura e densidade estelar. Em um novo estudo a ser publicado em Cartas de jornal astrofísico pesquisadores já obtiveram a primeira medição direta da aceleração média que ocorre dentro de nossa galáxia, a via Láctea. Liderado por Sukanya Chakrabarti no Institute for Advanced Study com colaboradores do Rochester Institute of Technology, Universidade de Rochester, e a Universidade de Wisconsin-Milwaukee, a equipe usou dados de pulsar para cronometrar as acelerações radiais e verticais de estrelas dentro e fora do plano galáctico. Com base nessas novas medições de alta precisão e na quantidade conhecida de matéria visível na galáxia, os pesquisadores foram então capazes de calcular a densidade de matéria escura da Via Láctea sem fazer a suposição usual de que a galáxia está em um estado estacionário. p "Nossa análise não nos dá apenas a primeira medição das pequenas acelerações experimentadas por estrelas na galáxia, mas também abre a possibilidade de estender este trabalho para compreender a natureza da matéria escura, e, finalmente, energia escura em escalas maiores, "afirmou Chakrabarti, o autor principal do artigo e atual membro e bolsista IBM Einstein do Institute for Advanced Study.

p Estrelas disparam pela galáxia a centenas de quilômetros por segundo, no entanto, este estudo indica que a mudança em suas velocidades está ocorrendo em um ritmo literal de caracol - alguns centímetros por segundo, que é quase a mesma velocidade de um bebê engatinhando. Para detectar esse movimento sutil, a equipe de pesquisa contou com a habilidade ultraprecisa de manter o tempo dos pulsares que são amplamente distribuídos por todo o plano galáctico e halo - uma região esférica difusa que circunda a galáxia.

p "Explorando as propriedades únicas dos pulsares, fomos capazes de medir acelerações muito pequenas na Galáxia. Nosso trabalho abre uma nova janela na dinâmica galáctica, "disse o co-autor Philip Chang, da University of Wisconsin-Milwaukee.

p Estendendo-se para fora de aproximadamente 300, 000 anos-luz do centro galáctico, o halo pode fornecer dicas importantes para a compreensão da matéria escura, que representa cerca de 90 por cento da massa da galáxia e está altamente concentrada acima e abaixo do plano galáctico denso em estrelas. O movimento estelar nesta região em particular - um foco principal deste estudo - pode ser influenciado pela matéria escura. Utilizando as medições de densidade local obtidas através deste estudo, os pesquisadores agora terão uma ideia melhor de como e onde procurar matéria escura.

p Embora estudos anteriores assumissem um estado de equilíbrio galáctico para calcular a densidade de massa média, esta pesquisa é baseada no natural, estado de não equilíbrio da galáxia. Pode-se fazer uma analogia com a diferença entre a superfície de um lago antes e depois que uma pedra é jogada. Ao levar em conta as "ondulações", a equipe foi capaz de obter uma imagem mais precisa da realidade. Embora neste caso, ao invés de pedras, a Via Láctea é influenciada por uma história turbulenta de fusões galácticas e continua a ser perturbada por galáxias anãs externas como as Pequenas e Grandes Nuvens de Magalhães. Como resultado, estrelas não têm órbitas planas e tendem a seguir um caminho semelhante ao de um disco de vinil deformado, cruzando acima e abaixo do plano galáctico. Um dos principais fatores que possibilitaram essa abordagem de observação direta foi o uso de dados de pulsar compilados de colaborações internacionais, incluindo o NANOGrav (Observatório Nanohertz para Ondas Gravitacionais da América do Norte), que obteve dados dos telescópios Green Bank e Arecibo.

p Este artigo marcante expande o trabalho de Jan H. Oort (1932); John Bahcall (1984); Kuijken e Gilmore (1989); Holmberg e Flynn (2000); Jo Bovy &Scott Tremaine (2012) para calcular a densidade de massa média no plano galáctico (limite de Oort) e a densidade de matéria escura local. Estudiosos do IAS, incluindo Oort, Bahcall, Bovy, Tremaine, e Chakrabarti desempenharam um papel importante no avanço dessa área de pesquisa.

p "Durante séculos, os astrônomos mediram as posições e velocidades das estrelas, mas estes fornecem apenas um instantâneo do comportamento dinâmico complexo da galáxia Via Láctea, "afirmou Scott Tremaine, Professor Emérito do Instituto de Estudos Avançados. "As acelerações medidas por Chakrabarti e seus colaboradores são causadas diretamente pelas forças gravitacionais da matéria na galáxia, visível e escuro, e, assim, fornecer uma janela nova e promissora sobre a distribuição e a composição da matéria na galáxia e no universo. "

p Este artigo específico permitirá uma ampla variedade de estudos futuros. Medições precisas de acelerações também serão possíveis em breve usando o método de velocidade radial complementar que Chakrabarti desenvolveu no início deste ano, que mede a mudança na velocidade das estrelas com alta precisão. Este trabalho também permitirá simulações mais detalhadas da Via Láctea, melhorar as restrições da relatividade geral, e fornecer pistas na busca de matéria escura. Extensões deste método podem nos permitir medir diretamente a aceleração cósmica também.

p Embora uma imagem direta de nossa galáxia natal - semelhante às da Terra tiradas pelos astronautas da Apollo - ainda não seja possível, este estudo forneceu novos detalhes essenciais para ajudar a imaginar a organização dinâmica da galáxia de dentro.