Uma imagem produzida em conjunto entre o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o Observatório de Raios X Chandra, ambos da NASA, revela novos detalhes sobre uma região impressionante do Universo: o Aglomerado Bala (1E 0657-56) – uma colisão violenta entre dois grupos enormes de galáxias.
Oferecendo uma visão sem precedentes do evento, que está a cerca de 3,9 bilhões de anos-luz da Terra, a nova imagem, feita com luz infravermelha (Webb) e raios X (Chandra), indica a localização e a massa da matéria escura presente.
A combinação de dados dos dois equipamentos fornece informações sobre o que acontece quando aglomerados se chocam. As galáxias continuam evoluindo, mas o gás quente entre elas fica preso no centro da colisão. Assim, as galáxias e a matéria escura pertencentes a cada subaglomerado ficam em lados opostos.
Representado em rosa na imagem composta, esse gás é visível graças ao Chandra, que detecta sua emissão de raios X. Já a matéria escura aparece em azul, embora não possa ser observada diretamente. Os astrônomos sabem que ela está lá por causa da gravidade que exerce sobre a luz de galáxias mais distantes. Esse fenômeno é chamado de lente gravitacional. O JWST conseguiu medir essa distorção com muito mais precisão do que os telescópios anteriores, o que permitiu criar um mapa mais detalhado da sua distribuição.
Matéria escura se distribui de maneira diferente em cada lado do aglomerado
A equipe responsável pelo estudo, publicado na revista The Astrophysical Journal Letters, é liderada por Sangjun Cha, doutorando da Universidade Yonsei, na Coreia do Sul, e pelo astrônomo James Jee, professor tanto na instituição sul-coreana quanto na Universidade da Califórnia, em Davis, EUA.
Eles usaram o JWST para detectar o brilho fraco de bilhões de estrelas que foram expulsas de suas galáxias durante a colisão. Essas estrelas, chamadas de intra-aglomeradas, agora flutuam entre os dois subaglomerados. Sua luz ajudou a rastrear onde a matéria escura se concentra nesse cenário cósmico.
No lado esquerdo da imagem, a matéria escura está distribuída em um formato alongado, parecido com uma cabeça de martelo. Segundo os autores, esse formato estranho não pode ser explicado apenas pela colisão recente. Eles suspeitam que esse subaglomerado já havia passado por outra fusão anterior. Isso pode ter deformado o halo de matéria escura ao longo de bilhões de anos. Por sua vez, o subaglomerado do lado oposto tem um halo de matéria escura menor e mais compacto.
Essas observações concluem que os dois lados do Aglomerado Bala tiveram histórias diferentes antes da colisão atual, e entender essas diferenças ajuda os astrônomos a estudar como a matéria escura evolui. Também oferece pistas sobre como grandes estruturas se formaram no Universo ao longo do tempo.
“Confirmamos que a luz intra-aglomerado pode ser um rastreador confiável de matéria escura, mesmo em um ambiente altamente dinâmico como o Aglomerado Bala”, disse Cha, em um comunicado da NASA. Se essas estrelas não estiverem ligadas a galáxias, mas à matéria escura do aglomerado, pode ser mais fácil obter informações mais específicas sobre a matéria invisível.
Outro ponto importante revelado pela imagem é o comportamento da matéria escura. Diferentemente do gás quente, que colide e desacelera, a matéria escura atravessa o outro aglomerado quase sem interferência. Isso reforça a ideia de que suas partículas não interagem muito entre si. Em linguagem científica, diz-se que sua “seção de colisão” é extremamente pequena. Essa característica é um dos maiores enigmas da física atual.
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Webb fornece estimativas mais precisas da massa do sistema
“Com as observações do Webb, medimos cuidadosamente a massa do Aglomerado Bala com o maior conjunto de dados de lentes até o momento, desde os núcleos dos aglomerados de galáxias até suas periferias”, disse Cha. Estudos anteriores feitos com outros telescópios basearam-se em significativamente menos dados de lentes, o que resultou em estimativas menos precisas da massa do sistema.
Apesar desses avanços, um mistério permanece. As velocidades medidas na colisão entre os subaglomerados são mais altas do que as previstas pelos modelos atuais da cosmologia, o que significa que algo ainda não está totalmente compreendido – e a busca por respostas continuam.
A pesquisa mostra que a ciência avança por partes. Ao refinar os dados e melhorar as imagens, os cientistas conseguem eliminar hipóteses e testar novas ideias para descobrir a verdadeira natureza da matéria escura. Embora represente cerca de 85% de toda a massa do Universo, sua composição e comportamento continuam em segredo.
Investigando colisões como essa, os cientistas esperam finalmente revelar o que está por trás desse elemento misterioso e fundamental do Universo.
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