Cientistas que usam o Telescópio Espacial Hubble descobriram evidências de pequenos aglomerados de matéria escura distorcendo a luz de quasares distantes.

Antes de mais nada, o que é a matéria escura? A matéria regular, ao que parece, forma apenas uma pequena parte do universo. Uma porção bem maior parece ser material “escuro”, que influencia a matéria regular via gravidade, mas, até agora, ninguém foi capaz de detectá-lo diretamente.



A teoria mais amplamente aceita para explicar a matéria escura sugere que é uma partícula de movimento lento que pode formar aglomerados no universo. Novas observações do Hubble fornecem evidências dos menores aglomerados de todos os tempos, o que, se tudo der certo, levará adiante a busca dos cientistas pelo material misterioso.

Há décadas, os pesquisadores estão cientes de várias discrepâncias entre o comportamento observado dos objetos e o que era previsto pela teoria. Essas discrepâncias poderiam ser corrigidas com uma fonte de massa não observada.

Isso levou a uma teoria predominante que incluía uma matéria escura “fria” ou de movimento lento (versus matéria escura rápida e “quente”) e também a várias pesquisas usando telescópios, coletores de partículas e detectores de partículas sensíveis para encontrar a identidade dessa massa. A matéria escura e fria deve se agrupar em escalas muito menores que uma galáxia, mas os cientistas não haviam encontrado evidências desses aglomerados — até agora.

A busca por aglomerados se baseia em um conceito chamado lente gravitacional. A massa distorce a forma do próprio espaço-tempo. Por isso, os cientistas podem procurar fontes de massa recorrendo a alterações na aparência de uma luz de fundo distante.

Essa distorção pode fazer com que objetos brilhantes apareçam como várias cópias no céu noturno. Os cientistas Leonidas Moustakas e Ben Metcalf, no início dos anos 2000, desenvolveram um método no qual eles focavam em determinados objetos. Uma galáxia no meio do caminho distorcia a luz e criava um “quad”, como eles chamaram o conjunto de quatro imagens replicadas da fonte de luz de fundo. Geralmente, essa fonte é um objeto distante e brilhante chamado quasar.

Porém, objetos menores, como aglomerados de matéria escura, também podem alterar o brilho das imagens. A comparação de cada uma das quatro imagens permite que os pesquisadores determinem se existem halos ou aglomerados menores de matéria escura no caminho.

Mas as observações passadas tinham um problema: outros objetos de luz também podiam causar distorções e criar um sinal que imitava a matéria escura. Esse efeito é chamado microlente.

A cientista Anna Nierenberg, que agora trabalha no Laboratório de Propulsão a Jato da CalTech, percebeu que os quasares liberam um tipo de radiação chamada “emissão de linha estreita nuclear” que não é afetada por microlentes e que o Hubble seria capaz de detectar essa emissão.

Ela e sua equipe apresentaram uma proposta para estudar essas emissões pela primeira vez em 2014, quando ela ainda era uma estudante de graduação. Após uma longa espera, que incluiu aquisição de dados e análise em oito desses “quads”, eles divulgaram seus resultados em um artigo no periódico Monthly Notices, da Royal Astronomical Society.

“É uma grande validação para mim enquanto cientista no início da carreira”, disse Nierenberg ao Gizmodo. Ela também contou que ficou animada por sua proposta ter sido selecionada e por ter durante algum tempo o poder de escolher para onde o Hubble deveria apontar.

Um segundo artigo no mesmo periódico, liderado por Daniel Gilman, da UCLA, argumenta que os dados concordam melhor com modelos de matéria escura fria que incluem aglomeração do que com modelos sem aglomeração.

Os menores aglomerados que produziriam os efeitos observados teriam entre 1 milhão e 10 milhões de vezes a massa do Sol, uma massa muito menor que a de uma galáxia e talvez pequena demais para conter estrelas. Seria apenas um grande agrupamento de matéria escura.

É uma observação emocionante. “As lentes de subestrutura têm sido objeto de sonho, pois poderiam revelar a natureza da matéria escura. Elas foram procuradas por quase duas décadas devido a problemas técnicos — durante muito tempo, havia apenas sete lentes adequadas para estudos de lentes de subestrutura”, Annika Peter, professora associada em física na Universidade Estadual de Ohio que não participou do estudo, disse ao Gizmodo em um e-mail. “O artigo [de Gilman], com essa grande amostra, mostra o quão grandes podem ser  as restrições à natureza da matéria escura.”

Basicamente, o modelo mais simples de matéria escura fria ainda funciona e será ainda melhor testado com mais desses quads.

Esta é apenas mais uma evidência da matéria escura fria, e os cientistas ainda estão tentando descobrir do que ela é feita.

Nierenberg disse que não estamos no ponto em que os pesquisadores podem ter certeza de que a matéria escura é uma partícula que será encontrada em um experimento na Terra. Mas este artigo serve para verificar se a fria é o tipo certo de matéria escura para os cientistas caçarem.

Obviamente, a possibilidade de que a matéria escura seja algo completamente maluco, algo sobre o qual os cientistas ainda não pensaram, não está fora de questão. Teremos que ser pacientes. Afinal, essas buscas geralmente levam décadas.

Os pesquisadores continuarão em busca dessas lentes, o que fornecerá mais restrições às propriedades da matéria escura. Nierenberg disse que há mais dados do Hubble para analisar, e possivelmente o futuro Observatório Vera Rubin será capaz de encontrar outros tantos. A busca continua.