Uma equipe usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA descobriu um novo tipo de objeto astronômico – uma nuvem de matéria escura, rica em gás e sem estrelas, considerada uma “relíquia” ou remanescente da formação inicial de galáxias. Apelidada de “Cloud-9”, esta é a primeira detecção confirmada de tal objeto no universo – uma descoberta que promove a compreensão da formação de galáxias, do universo primitivo e da própria natureza da matéria escura.
“Esta é a história de uma galáxia falhada”, disse o investigador principal do programa, Alejandro Benitez-Llambay, da Universidade Milano-Bicocca, em Milão, Itália. “Na ciência, normalmente aprendemos mais com os fracassos do que com os sucessos. Neste caso, não ver estrelas é o que prova que a teoria está correta. Diz-nos que encontrámos no universo local um bloco de construção primordial de uma galáxia que ainda não se formou.”
Os resultados, publicados no The Astrophysical Journal Letters, foram apresentados numa conferência de imprensa na segunda-feira, na 247ª reunião da Sociedade Astronómica Americana, em Phoenix.
“Esta nuvem é uma janela para o universo escuro”, disse o membro da equipe Andrew Fox, da Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia/Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (AURA/STScI) da Agência Espacial Europeia. “Sabemos pela teoria que se espera que a maior parte da massa do Universo seja matéria escura, mas é difícil detetar este material escuro porque não emite luz. A Cloud-9 dá-nos uma rara visão de uma nuvem dominada pela matéria escura.”
Esta imagem mostra a localização da Nuvem-9, que fica a 14 milhões de anos-luz da Terra. O magenta difuso são dados de rádio do Very Large Array (VLA) baseado em terra, mostrando a presença da nuvem. O círculo tracejado marca o pico da emissão de rádio, onde os pesquisadores concentraram sua busca por estrelas. Observações de acompanhamento feitas pela Advanced Camera for Surveys do Telescópio Espacial Hubble não encontraram estrelas dentro da nuvem. Os poucos objetos que aparecem dentro dos seus limites são galáxias de fundo. Antes das observações do Hubble, os cientistas podiam argumentar que a Nuvem-9 é uma galáxia anã ténue cujas estrelas não podiam ser vistas com telescópios terrestres devido à falta de sensibilidade. A Câmera Avançada para Pesquisas do Hubble mostra que, na realidade, a galáxia falida não contém estrelas.
Ciência: NASA, ESA, VLA, Gagandeep Anand (Stsci), Alejandro Benitez-Lambay (Universidade de Milão-Bicocca); Processamento de imagem: Joseph Depasquale (STSCI)
O objeto é chamado de Nuvem HI Limitada por Reionização, ou “RELHIC”. O termo “HI” refere-se ao hidrogénio neutro, e “RELHIC” descreve uma nuvem natal de hidrogénio dos primórdios do Universo, um resíduo fóssil que não formou estrelas. Durante anos, os cientistas procuraram evidências de tal objeto fantasma teórico. Só quando viraram o Hubble em direção à nuvem, confirmando que ela realmente não tem estrelas, é que encontraram apoio para a teoria.
“Antes de usarmos o Hubble, poderíamos argumentar que esta é uma galáxia anã ténue que não podíamos ver com telescópios terrestres. Eles simplesmente não foram suficientemente profundos em sensibilidade para descobrir estrelas,” disse o autor principal Gagandeep Anand do STScI. “Mas com a Câmara Avançada para Pesquisas do Hubble, conseguimos concluir que não há nada ali.”
A descoberta desta nuvem relíquia foi uma surpresa. “Entre os nossos vizinhos galácticos, pode haver algumas casas abandonadas por aí”, disse Rachael Beaton do STScI, que também faz parte da equipa de investigação.
Os astrónomos pensam que as RELHICs são nuvens de matéria escura que não conseguiram acumular gás suficiente para formar estrelas. Eles representam uma janela para os estágios iniciais da formação de galáxias. Cloud-9 sugere a existência de muitas outras estruturas pequenas dominadas pela matéria escura no universo – outras galáxias falidas. Esta descoberta fornece novos insights sobre os componentes escuros do universo que são difíceis de estudar através de observações tradicionais, que se concentram em objetos brilhantes como estrelas e galáxias.
Os cientistas estudam nuvens de hidrogénio perto da Via Láctea há muitos anos, mas estas nuvens tendem a ser muito maiores e mais irregulares do que a Nuvem-9. Comparada com outras nuvens de hidrogênio observadas, a Cloud-9 é menor, mais compacta e altamente esférica, fazendo com que pareça muito diferente das outras.
O núcleo deste objeto é composto de hidrogênio neutro e tem cerca de 4.900 anos-luz de diâmetro. Os pesquisadores mediram o gás hidrogênio na Nuvem-9 pelas ondas de rádio que ela emite, medindo-o como sendo aproximadamente um milhão de vezes a massa do Sol. Assumindo que a pressão do gás está a equilibrar a gravidade da nuvem de matéria escura, o que parece ser o caso, os investigadores calcularam que a matéria escura da Nuvem-9 deve ter cerca de cinco mil milhões de massas solares.
Cloud-9 é um exemplo de estruturas e mistérios que não envolvem estrelas. Apenas olhar para as estrelas não dá uma visão completa. Estudar o gás e a matéria escura ajuda a fornecer uma compreensão mais completa do que está acontecendo nesses sistemas, que de outra forma seria desconhecido.
Observacionalmente, identificar estas galáxias falhadas é um desafio porque os objetos próximos as ofuscam. Esses sistemas também são vulneráveis a efeitos ambientais, como a remoção por pressão dinâmica, que pode remover gás à medida que a nuvem se move através do espaço intergaláctico. Esses fatores reduzem ainda mais os números esperados.
A relíquia sem estrelas foi descoberta há três anos como parte de uma pesquisa de rádio realizada pelo Telescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros (FAST) em Guizhou, China, uma descoberta posteriormente confirmada pelo Telescópio Green Bank e pelas instalações do Very Large Array nos Estados Unidos. Mas somente com o Hubble os pesquisadores puderam determinar definitivamente que a galáxia falida não contém estrelas.
A Nuvem-9 foi simplesmente nomeada sequencialmente, tendo sido a nona nuvem de gás identificada nos arredores de uma galáxia espiral próxima, Messier 94 (M94). A nuvem está próxima de M94 e parece ter uma associação física com a galáxia. Dados de rádio de alta resolução mostram ligeiras distorções de gás, possivelmente indicando interação entre a nuvem e a galáxia.
A nuvem pode eventualmente formar uma galáxia no futuro, desde que se torne mais massiva – embora a forma como isso ocorreria esteja sob especulação. Se fosse muito maior, digamos, mais de 5 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol, teria colapsado, formado estrelas e tornado uma galáxia que não seria diferente de qualquer outra galáxia que vemos. Se fosse muito menor que isso, o gás poderia ter sido disperso e ionizado e não sobraria muito. Mas está em uma situação ideal onde poderia permanecer como RELHIC.
A falta de estrelas neste objeto proporciona uma janela única para as propriedades intrínsecas das nuvens de matéria escura. Espera-se que a raridade de tais objetos e o potencial para pesquisas futuras aumentem a descoberta de mais destas “galáxias falhadas” ou “relíquias”, resultando em insights sobre o universo primitivo e a física da matéria escura.
O Telescópio Espacial Hubble está em operação há mais de três décadas e continua a fazer descobertas inovadoras que moldam a nossa compreensão fundamental do universo. O Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Europeia). O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, gerencia o telescópio e as operações da missão. A Lockheed Martin Space, com sede em Denver, também apoia operações missionárias em Goddard. O Space Telescope Science Institute em Baltimore, que é operado pela Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia, conduz operações científicas do Hubble para a NASA.
