Astrônomos Finalmente Localizam a Metade Perdida da Matéria Visível do Universo

Impressão artística do halo de hidrogênio da Via Láctea, com as Nuvens de Magalhães às oito horas. (NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A. Gupta et al)

Um novo levantamento do céu revelou o paradeiro há muito procurado de metade da matéria visível do Universo, resolvendo um mistério que intrigava os cientistas há décadas.

As Nuvens Ocultas ao Redor das Galáxias

Essa matéria elusiva se revela vastas nuvens invisíveis de hidrogênio ionizado ao redor das galáxias. Embora essas nuvens geralmente passem despercebidas, uma equipe internacional de astrônomos e astrofísicos desenvolveu uma técnica inovadora que lhes permitiu identificar sua localização — escondida na vasta escuridão do espaço.

Levantamentos recentes confirmam que essa matéria ausente aparece como uma névoa intergaláctica de hidrogênio, expelida ainda mais longe dos núcleos galácticos do que se pensava anteriormente.

“Parece que quanto mais nos afastamos de uma galáxia, mais desse gás perdido recuperamos”, explica a astrônoma Boryana Hadzhiyska, da Universidade da Califórnia, Berkeley. “Mas, para termos certeza, ainda precisamos de simulações detalhadas — queremos fazer isso com cuidado.”

Compreendendo a Matéria Bariônica

A matéria normal ou “bariônica” compõe cerca de 5% do conteúdo total do Universo. O restante consiste em matéria escura (27%) e energia escura (68%). Embora a matéria escura e a energia escura ainda sejam amplamente misteriosas, o caso da matéria bariônica perdida — composta principalmente de hidrogênio — tem sido um enigma persistente. Cientistas estimam que mais de 50% do hidrogênio do Universo não foi contabilizado.

Embora o hidrogênio ionizado no espaço possa emitir um brilho fraco, nas regiões entre as galáxias, ele é muito difuso para ser detectado com métodos convencionais.

Uma Nova Maneira de Detectar o Indetectável

Para superar isso, os pesquisadores usaram uma abordagem indireta — analisando como a luz de fundo é afetada ao passar por esse gás. Especificamente, eles usaram a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB), a “primeira luz” do Universo primordial que preenche o cosmos.

“A radiação cósmica de fundo em micro-ondas está por trás de tudo o que observamos no Universo — é a borda do cosmos observável”, diz a cosmóloga Simone Ferraro, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley. “Portanto, podemos usá-la como luz de fundo para detectar gás.”

Detectando Sinais Fracos com Empilhamento

Elétrons nas nuvens de hidrogênio ionizado espalham a luz à medida que ela passa, aumentando ou diminuindo ligeiramente o brilho — um fenômeno conhecido como efeito cinemático Sunyaev-Zel’dovich. No entanto, como a CMB é extremamente tênue, os pesquisadores usaram um método chamado empilhamento, sobrepondo dados de muitas observações para amplificar sinais sutis.

Eles aplicaram essa técnica a mais de um milhão de galáxias vermelhas brilhantes em um raio de 8 bilhões de anos-luz da Via Láctea. Os resultados revelaram que os halos de hidrogênio ao redor dessas galáxias são muito maiores do que o esperado — possivelmente até maiores do que o que este levantamento conseguiu detectar.

“As medições são consistentes com a ideia de que encontramos todo o gás que faltava”, observa Ferraro.

Mas, como frequentemente acontece na astronomia, a descoberta também traz novas questões. O gás que cai nas galáxias e eventos poderosos de buracos negros supermassivos em seus centros formam esses halos de hidrogênio. Quando esses buracos negros se tornam ativos, eles emitem jatos magnéticos intensos e ventos que empurram o gás para fora, interrompendo a formação de estrelas no processo.

O fato de esses halos serem maiores do que o previsto sugere que a atividade dos buracos negros pode ser episódica — ligando e desligando —, corroborando outras descobertas recentes de buracos negros “adormecidos” que se reativam repentinamente. Essa informação é fundamental para aprimorar nossa compreensão da formação e evolução de galáxias.

Uma Peça de um Quebra-Cabeça Muito Maior

Ainda assim, esta é apenas uma parte do quebra-cabeça cósmico maior. Outros estudos sugerem que os filamentos de matéria escura que formam a teia cósmica, percorrendo vastas distâncias, aprisionaram alguns dos bárions ausentes. A pesquisa atual oferece uma nova maneira de rastrear o hidrogênio — mas agora é hora de analisar o panorama geral.

“Este trabalho abre as portas para uma nova e empolgante linha de pesquisa”, escrevem os autores.

“Compreender a ligação entre gás e matéria escura não apenas aprimorará estudos cosmológicos futuros, mas também aprofundará nossa compreensão de como as galáxias se formam e evoluem. Este artigo adiciona uma peça crucial ao crescente esforço para desvendar os mistérios do gás cósmico na era dos levantamentos astronômicos em larga escala.”

Leia o Artigo Original Science Alert

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