A matéria escura compreende cerca de 85% de toda a matéria do universo. Embora a matéria comum absorva, reflita e emita luz, a matéria escura não pode ser vista diretamente, o que dificulta a sua detecção. Sua existência é inferida a partir de seus efeitos gravitacionais sobre a matéria visível, o material que forma estrelas, planetas e outros objetos no cosmos.



As galáxias são compostas por esses dois tipos de material. A matéria escura está distribuída em halos, que são enormes estruturas que circundam as galáxias, enquanto a matéria comum está presente principalmente nas regiões centrais, onde se encontra a maioria das estrelas.

Tradicionalmente, os estudos observacionais da evolução galáctica centraram-se no papel da matéria comum, embora esta seja uma fração muito pequena da massa de uma galáxia. Durante décadas houve previsões teóricas sobre o efeito que a matéria escura deveria ter na evolução das galáxias. No entanto, apesar de numerosos esforços, não existe um consenso claro sobre esta questão.

Agora, a investigação liderada por uma equipa do IAC conseguiu confirmar, pela primeira vez através de observações, o efeito da matéria escura na evolução das galáxias. O trabalho está publicado na revista Nature Astronomy .

“A matéria escura tem um efeito óbvio nas galáxias porque podemos medi-la, mas o efeito que descobrimos na evolução das galáxias é algo que foi proposto, embora não tivéssemos uma técnica para estudá-la observacionalmente”, explica Laura. Scholz Díaz, pesquisador de pré-doutorado do IAC e primeiro autor do artigo.

Para estudar o efeito da matéria escura, a equipa concentrou-se na diferença entre a massa das estrelas numa galáxia e a massa que pode ser inferida a partir da sua rotação, chamada massa dinâmica total.

A pesquisa mostrou que as idades, o conteúdo metálico, a morfologia, o momento angular e a taxa de formação das estrelas dependem não apenas da massa dessas estrelas, mas também da massa total, e isso significa incluir o componente de matéria escura. que se ajusta às estimativas da massa do halo.

“Vimos que em galáxias com massas iguais de estrelas, suas populações estelares se comportam de maneira diferente dependendo se o halo tem mais ou menos matéria escura, ou seja, a evolução de uma galáxia, desde sua formação até o presente, é modificada pelo halo que o contém, se tiver um halo mais ou menos massivo, a evolução da galáxia ao longo do tempo será diferente e isso se refletirá nas propriedades das estrelas que contém", acrescenta Ignacio Martín. Navarro, pesquisador do IAC e coautor do artigo

No futuro, a equipa planeia fazer medições de populações estelares a diferentes distâncias do centro da galáxia e mostrar se esta dependência das propriedades das estrelas no halo de matéria escura se mantém em todos os raios. Um próximo passo na pesquisa permitirá o estudo da relação entre os halos de matéria escura e a estrutura em grande escala do universo.

“Estes halos de matéria escura não são criados sozinhos; estão ligados por filamentos que fazem parte de uma estrutura de grande escala, chamada teia cósmica”, diz Scholz. “A massa do halo parece modificar a propriedade da sua galáxia, mas pode ser o resultado da posição ocupada por cada halo dentro da teia cósmica. Nos próximos anos queremos ver o efeito desta estrutura em grande escala no contexto que estamos estudando", explica ela.

Este estudo é baseado em 260 galáxias do CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area), um projeto internacional no qual o IAC participa ativamente sob a coordenação de Jesús Falcón Barroso, outro coautor do artigo.

“Esta pesquisa fornece informações espectrais e uma cobertura espacial de galáxias sem precedentes”, diz ele. "Estas galáxias foram observadas numa configuração de alta resolução, para obter medições detalhadas das suas propriedades cinemáticas, o que nos permitiu estudar os movimentos das estrelas com muita precisão, e assim inferir as massas totais das galáxias."

Mais informações: Laura Scholz-Díaz et al, Propriedades bariônicas de galáxias próximas através da relação de massa dinâmica estelar-total, Astronomia da Natureza (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02209-8
Fornecido pelo Instituto de Astrofísica das Canárias