Do que o Universo é feito? Não se preocupe se você não tem idéia, os astrônomos também não. James Jee, da Universidade Johns Hopkins, usou o Telescópio Espacial Hubble para criar um mapa detalhado das concentrações de matéria escura em torno de duas galáxias. E os astrônomos receberam novas pistas.
Ouça a entrevista: Dark Matter Maps (5 MB)
Ou assine o Podcast: Inscrever-se
Fraser Cain: Ouvimos bastante o termo matéria escura. Você pode nos dar a compreensão atual do que é a matéria escura?
Dr. James Jee: Antes de falar sobre matéria escura, tenho que mencionar o que os astrônomos agora acreditam como o Universo entrou no que é hoje. Acreditamos que 30% do Universo é matéria, e os outros 70% são energia escura, e a matéria escura compreende mais de 90% da matéria no Universo. Ninguém detectou matéria escura nos laboratórios; portanto, eles não conhecem a forma, a cor ou o cheiro dela, mas há evidências de que ela existe. Podemos detectá-lo pelas chamadas lentes gravitacionais.
Fraser: Então, você realizou recentemente uma pesquisa usando o Telescópio Espacial Hubble para mapear a concentração de matéria escura. Qual foi o processo para fazer isso?
Dr. Jee: A matéria escura compreende, como eu disse, 90% da matéria no Universo, e o melhor lugar para procurar matéria escura é onde ela é mais abundante. Então, apontamos o Telescópio Espacial Hubble para dois dos aglomerados de galáxias mais interessantes que se formaram quando o Universo tinha metade da sua idade atual.
Fraser: E o que você viu?
Dr. Jee: Examinamos a distribuição espectral das galáxias de fundo. Examinando a distorção dessas galáxias de fundo, conseguimos determinar a densidade da matéria escura em primeiro plano.
Fraser: Deixe-me ver se entendi corretamente. Você estava olhando para galáxias distantes e, vendo o modo como a luz estava mudando quando veio em nossa direção, foi possível detectar onde havia aglomerados ocultos de matéria que a afetavam gravitacionalmente.
Dr. Jee: Exatamente. Talvez seja uma boa analogia. Suponha que você esteja lendo um artigo de notícias usando uma lupa, pode inferir o poder ou a espessura das lentes examinando o quanto as letras parecem maiores através da lupa. Da mesma forma, se você observar a distorção ou ampliação das galáxias de fundo, poderá determinar a densidade da matéria escura indescritível em primeiro plano.
Fraser: Então, qual é a relação entre a matéria escura e as galáxias que podemos ver?
Dr. Jee: É a matéria dominante no universo e tem gravidade. Sem matéria escura, é muito difícil formar galáxias com as estruturas de grande escala que vemos no Universo de hoje. Definitivamente, a matéria escura ajuda na formação de galáxias na estrutura de larga escala.
Fraser: É possível, então, que onde a matéria escura está aglomerada, é onde é provável que vejamos galáxias?
Dr. Jee: Sim, foi basicamente o que descobrimos em nossa pesquisa. As pessoas especularam que a matéria escura é partículas sem colisão e que a matéria escura e a matéria normal deveriam existir juntas. Mas ninguém conseguiu determinar isso com muita clareza porque a matéria escura não emite ondas eletromagnéticas. O que descobrimos usando o Hubble é que as galáxias luminosas se formam nas regiões mais densas desses halos de matéria escura.
Fraser: Se sabemos que esse tipo de aglomerado está acontecendo - os dois parecem andar de mãos dadas - isso permite que você jogue fora as teorias existentes sobre o que essa matéria escura pode ser?
Dr. Jee: Sim, isso nos dá muitas pistas. A maioria das pessoas acredita que a matéria escura não tem colisão, mas algumas sugerem que elas podem ter algumas propriedades de colisão, como o gás hidrogênio. O modo como a matéria escura se agrupa nos dá dicas sobre o que é a matéria escura. Suponha que a matéria escura tenha propriedades de colisão, como o átomo de hidrogênio, e colidam entre si com muita frequência, e veremos uma distribuição muito suave de um halo de matéria escura. Mas descobrimos que essas estruturas são muito desajeitadas, como a massa de uma galáxia. Isso indica que as partículas de matéria escura, se houver, serão partículas sem colisão, como a maioria das teorias diz na astronomia de hoje.
Fraser: Ah, entendo, então as partículas reais que podem estar causando essa matéria escura são tão pequenas ou tão fracas que interagem que nem estão se acumulando. E se eles se juntassem, você realmente veria uma distribuição mais uniforme da distribuição. Então, com base nas descobertas que você obteve, qual seria o próximo estágio de sua pesquisa?
Dr. Jee: O programa Advanced Camera for Surveys abrange mais de 15 aglomerados de galáxias que são muito, muito interessantes. Estes são apenas os dois primeiros resultados. Acreditamos que, se concluirmos nossos 15 aglomerados de galáxias para a pesquisa, teremos uma imagem mais clara de como a matéria escura e a matéria normal interagem, possivelmente por gravidade juntas. E podemos ter uma idéia mais clara de como a matéria escura contribui para a formação da estrutura em larga escala do Universo.
Fraser: E com base na pesquisa que você fez até agora, você tem uma teoria de estimação sobre qual pode ser a matéria escura?
Dr. Jee: Bem, se você for ao site da Astro-ph, é o site em que as pessoas enviam seus vários trabalhos de pesquisa, e existem 10 ou 15 trabalhos por dia. E há muitas especulações sobre isso que são muito atraentes e plausíveis. Mas acho que a natureza da matéria escura pode ser respondida daqui a 10 ou 15 anos, mas ainda estamos pesquisando. Nossa pesquisa fornece uma resolução sem precedentes da matéria escura que pode diferenciar entre partículas colisionais e sem colisão.
Fraser: E existem outros instrumentos além do Hubble que podem fazer esse trabalho?
Dr. Jee: Podemos fazer as lentes gravitacionais usando os telescópios terrestres. De fato, foi em 1990 que as pessoas detectaram pela primeira vez a matéria escura usando lentes gravitacionais. Mas quando você faz as lentes gravitacionais usando um telescópio terrestre, a resolução é muito baixa. Em outras palavras, a turbulência atmosférica manchará as lentes gravitacionais, para que não possamos ver uma imagem de alta qualidade da matéria escura. Mas se usarmos o telescópio no espaço, ele não embaçará a forma da imagem de fundo, para que você conserve o sinal da lente gravitacional. Podemos criar uma imagem de alta resolução da distribuição da matéria escura.
Fraser: E um instrumento maior daria uma imagem melhor.
Dr. Jee: Definitivamente. O próximo telescópio é o JWST (James Webb Space Telescope), que efetivamente aumentará a resolução da significância da matéria escura em um fator de 10 ou mais.
Fraser. Você acha que veria algo significativamente diferente com a resolução 10x?
Dr. Jee: A forma global da distribuição da matéria escura não mudará muito, mas nesse caso podemos ser capazes de comparar a estrutura da matéria escura em relação às galáxias. Nesse caso, poderemos responder se as partículas de matéria escura têm algumas propriedades colisionais. No começo, eu disse que o que encontrei é consistente com a hipótese sem colisão. Mas houve algumas sugestões de que as partículas de matéria escura podem ter algumas propriedades colisionais muito pequenas. Assim, poderíamos determinar o deslocamento entre a matéria escura e a galáxia. Isso fornece muitas restrições possíveis nas seções transversais de colisão entre partículas normais e de matéria escura.
Esta pesquisa foi publicada na revista Space Magazine em 13 de dezembro de 2005.
