Um estudo co-liderado por físicos da UC Riverside e UC Irvine descobriu que os halos de matéria escura de galáxias ultradifusas são muito estranhos, levantando questões sobre a compreensão dos físicos sobre a formação de galáxias e a estrutura do universo.
Galáxias ultra-difusas são assim chamadas devido à sua luminosidade extremamente baixa. A distribuição de bárions - gás e estrelas - é muito mais espalhada em galáxias ultradifusas em comparação com galáxias "normais" com massas semelhantes.

Nas perguntas e respostas a seguir, Hai-Bo Yu, professor associado de física e astronomia da UCR, compartilha seus pensamentos sobre as descobertas que ele e Manoj Kaplinghat da UCI, seu colaborador de longa data, publicaram no The Astrophysical Journal sobre galáxias ultradifusas recém-descobertas e seus halos de matéria escura.

Yu e Kaplinghat foram acompanhados na pesquisa por Demao Kong, da Universidade Tufts, e Filippo Fraternali e Pavel E. Mancera Piña, da Universidade de Groningen, na Holanda. O primeiro autor Kong se juntará à UCR neste outono.

Q. O que é um halo de matéria escura?

Um halo de matéria escura é o halo de matéria invisível que permeia e envolve uma galáxia ou um aglomerado de galáxias. Embora a matéria escura nunca tenha sido detectada em laboratórios, os físicos estão confiantes de que a matéria escura, que compõe 85% da matéria do universo, existe.

Q. Você descobriu que os halos de matéria escura das galáxias ultradifusas são muito estranhos. O que há de estranho neles e com o que você os compara?

As galáxias ultradifusas que estudamos são muito menos massivas em comparação com, digamos, a Via Láctea. Eles contêm muito gás, no entanto, e têm uma massa de gás muito maior do que a massa estelar total, o que é o oposto do que vemos na Via Láctea. As galáxias ultradifusas também têm tamanhos grandes.

A distribuição da matéria escura nessas galáxias pode ser inferida a partir do movimento das partículas de gás. O que realmente nos surpreende é que a própria presença da matéria bariônica, predominantemente na forma de gás, é quase suficiente para explicar a velocidade medida das partículas de gás e deixa pouco espaço para a matéria escura nas regiões mais internas, onde a maioria das estrelas e do gás estão localizados.

Isso é muito surpreendente porque no caso das galáxias normais, cujas massas são semelhantes às das galáxias ultradifusas, é o contrário:a matéria escura domina sobre a matéria bariônica. Para acomodar esse resultado, concluímos que esses halos de matéria escura devem ter "concentrações" muito mais baixas. Ou seja, eles contêm muito menos massa em suas regiões internas, em comparação com as galáxias normais. Nesse sentido, os halos de matéria escura das galáxias ultradifusas são "estranhos".

À primeira vista, seria de esperar que esses halos de baixa concentração fossem tão raros que as galáxias ultradifusas nem existiriam. Depois de analisar os dados de simulações numéricas de última geração da formação de estruturas cósmicas, no entanto, descobrimos que a população de halos de baixa concentração é maior do que a expectativa.

Q. O que estava envolvido na realização do estudo?

Este é um trabalho colaborativo. Filippo Fraternali e seu aluno Pavel E. Mancera Piña são especialistas em dinâmica gasosa de galáxias. Eles descobriram que as galáxias ultradifusas giram mais lentamente do que as galáxias normais com massas semelhantes. Trabalhamos juntos para interpretar os dados de medição do movimento do gás dessas galáxias e inferir sua distribuição de matéria escura. Além disso, analisamos dados de simulações de formação de estruturas cósmicas e identificamos halos de matéria escura que possuem propriedades semelhantes às inferidas das galáxias ultradifusas.

Q. Suas descobertas levantam questões sobre nossa compreensão da formação de galáxias/formação da estrutura do universo. Como?

Temos muitas perguntas sobre a formação e evolução dessas galáxias recém-descobertas. Por exemplo, as galáxias ultradifusas contêm muito gás e não sabemos como esse gás é retido durante a formação da galáxia. Além disso, nossos resultados indicam que essas galáxias podem ser mais jovens que as galáxias normais. A formação das galáxias ultradifusas não é bem compreendida, e mais trabalho é necessário.

Q. O que torna as galáxias ultradifusas tão interessantes?

Estes são objetos incríveis para estudar por causa de suas propriedades surpreendentes, conforme discutido em nosso trabalho. As galáxias ultradifusas recém-descobertas fornecem uma nova janela para testar ainda mais nossa compreensão da formação de galáxias, provavelmente até a natureza da matéria escura. + Explorar mais

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