Físicos resolvem quebra-cabeça sobre galáxia antiga encontrada pelo telescópio Webb

Fotos mostram da esquerda para a direita:Hai-Bo Yu, Demao Kong e Daneng Yang. Crédito:Hai-Bo Yu, UC Riverside.

Em setembro passado, o Telescópio Espacial James Webb, ou JWST, descobriu JWST-ER1g, uma enorme galáxia antiga que se formou quando o universo tinha apenas um quarto da sua idade atual. Surpreendentemente, um anel de Einstein está associado a esta galáxia. Isso ocorre porque o JWST-ER1g atua como uma lente e desvia a luz de uma fonte distante, que então aparece como um anel – um fenômeno chamado lente gravitacional forte, previsto na teoria da relatividade geral de Einstein.

A massa total encerrada no anel tem dois componentes:componentes estelares e de matéria escura.

"Se subtrairmos a massa estelar da massa total, obteremos a massa de matéria escura dentro do anel", disse Hai-Bo Yu, professor de física e astronomia na Universidade da Califórnia, em Riverside, cuja equipe publicou um novo trabalho sobre JWST-ER1g na revista The Astrophysical Journal Letters . "Mas o valor da massa de matéria escura parece superior ao esperado. Isto é intrigante. No nosso artigo, oferecemos uma explicação."

Um halo de matéria escura é o halo de matéria invisível que permeia e circunda uma galáxia como a JWST-ER1g. Embora a matéria escura nunca tenha sido detectada em laboratórios, os físicos estão confiantes de que a matéria escura, que constitui 85% da matéria do Universo, existe.

"Quando a matéria comum - gás puro e estrelas - entra em colapso e se condensa no halo de matéria escura do JWST-ER1g, pode estar comprimindo o halo, levando a uma alta densidade", disse Demao Kong, estudante do segundo ano de pós-graduação na UCR. quem liderou a análise. “Os nossos estudos numéricos mostram que este mecanismo pode explicar a elevada densidade de matéria escura do JWST-ER1g – mais massa de matéria escura no mesmo volume, resultando numa densidade mais elevada.”

De acordo com Daneng Yang, pesquisador de pós-doutorado na UCR e coautor do artigo, o JWST-ER1g, formado 3,4 bilhões de anos após o Big Bang, oferece “uma grande chance de aprender sobre a matéria escura”.

“Este forte objeto de lente é único porque possui um anel de Einstein perfeito, a partir do qual podemos obter informações valiosas sobre a massa total dentro do anel, um passo crítico para testar as propriedades da matéria escura”, disse ele.

Lançado no dia de Natal de 2021, o JWST da NASA é um observatório infravermelho em órbita. Também chamado de Webb, foi projetado para responder perguntas sobre o universo. É o maior, mais complexo e mais poderoso telescópio espacial já construído.

“O JWST oferece uma oportunidade sem precedentes para observarmos galáxias antigas formadas quando o universo era jovem”, disse Yu. “Esperamos ver mais surpresas do JWST e aprender mais sobre a matéria escura em breve.”

O estudo foi apoiado pela Fundação John Templeton e pelo Departamento de Energia dos EUA.

O título do artigo de pesquisa de acesso aberto é "Interpretações de matéria escura fria e matéria escura autointeragente do objeto de lente gravitacional forte JWST-ER1".

Mais informações: Demao Kong et al, Cold Dark Matter and Self-interacting Dark Matter Interpretations of the Strong Gravitational Lensing Object JWST-ER1, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad394b
Informações do diário: Cartas de Diários Astrofísicos

Fornecido pela Universidade da Califórnia - Riverside

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