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Domingo, Agosto 14, 2022

Cientistas mapeiam a teia de matéria escura ao redor da Via Láctea

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Os astrônomos naturalmente focaram seus telescópios na parte do universo mais próxima de nós, já que essas estrelas e galáxias podem ser examinadas com o maior detalhe. Mas os astrofísicos às vezes lutam para enquadrar a população de nossa própria vizinhança galáctica com teorias da matéria escura. Por exemplo, modelos anteriores previam mais galáxias vizinhas do que realmente foram vistas no universo real, um problema apelidado de problema dos “satélites perdidos”.

Grandes aglomerados de matéria escura devem ter força gravitacional suficiente para trazer o gás que se acumula nas estrelas e, mais tarde, nas galáxias. Mas outro problema é que algumas simulações acabam produzindo grandes aglomerados de matéria escuraque se parecem com os que devemos hospedar galáxias satélites – mas elas não parecem ter nenhuma contraparte no universo real. Isso é chamado de problema “grande demais para falir”, uma vez que grandes bolhas de matéria escura são consideradas grandes demais para não formar galáxias dentro delas.

Um terceiro desafio vem do fato de que as galáxias satélites que giram em torno da Via Láctea e Andrômeda parecem estar orbitando em um plano, em vez de se espalhar por toda parte – algo que os físicos da matéria escura não haviam previsto.

Há também problemas cosmológicos que Frenk e seus colegas querem abordar. Os astrônomos que usam explosões de supernovas próximas e outros fenômenos locais para medir a rapidez com que o universo está se expandindo atualmente obtêm respostas diferentes daquelas que sondam o universo inicial. Se os modelos de matéria escura estão certos, deve haver uma maneira de resolver os problemas e discrepância persistente entre as observações passadas e atuais.

Mas simulações como o SIBELIUS podem ajudar. Pode acontecer que onde uma galáxia vive na teia cósmica de matéria escura realmente faça diferença para as medições da taxa de expansão do universo. E se a Via Láctea estiver meio que em um “buraco” na web – se for mais como uma área rural entre metrópoles de matéria escura? Se nossa parte do universo não for realmente representativa, então nossas medições locais de quão rápido o universo está se expandindo podem ser um pouco tendenciosas.

A Via Láctea pode estar situada em uma região bastante densa de matéria escura ou em uma região esparsa, diz Priyamvada Natarajan, astrofísico da Universidade de Yale e especialista em matéria escura. “O legal dessa simulação é que eles podem abordar: Quão típico ou incomum é nosso volume local? Quão rara é a distribuição de matéria que vemos ao nosso redor? Estamos em uma montanha ou estamos em um vale?” ela diz.

Ao comparar galáxias observadas com telescópios com o que é visto em simulações, é necessário comparar maçãs com maçãs, diz Jenny Sorce, astrofísica do Institut d’Astrophysique Spatiale em Orsay, França, que ajudou a projetar um tipo semelhante de simulação, chamado CLONE, focado em galáxias no aglomerado de Virgem. “Não é como se você pudesse comparar um tipo de cluster com outro se eles não compartilham o mesmo histórico ou o mesmo ambiente”, diz ela.

Frenk e sua equipe fizeram muitos testes iniciais com seus próprios computadores em baixa resolução. Mas o tempo em supercomputadores, como em telescópios, é limitado. Eles só tiveram uma única chance de executar sua simulação completa, o que levou milhões de horas de computação em milhares de núcleos de computador. Mas, com base nos resultados de sua simulação, eles descobriram que a vizinhança da Via Láctea realmente parece atípica: vivemos em uma região cósmica com menos galáxias do que a média, mas também há mais aglomerados de galáxias grandes do que a média. É como viver em uma cidade de baixa altitude, como Los Angeles, que, no entanto, tem cordilheiras ao longe.

Se a Via Láctea é de fato estranha, pode ajudar a explicar alguns mistérios da matéria escura, especulam Frenk e Boylan-Kolchin. Se estivermos em uma parte esparsa do universo, isso pode explicar por que as medições locais da taxa de expansão são diferentes do que se esperaria com base nas medições do universo distante.

E se nossa galáxia está no meio de uma vizinhança atípica, isso pode explicar por que os satélites estão em uma configuração incomum – talvez eles tenham sido puxados para a órbita da Via Láctea de uma maneira particular.

Em outras palavras, se a vizinhança da Via Láctea é realmente incomum, isso significa que a teoria da matéria escura fria sobreviverá a esses desafios – por enquanto.



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