SANTA CRUZ DE TENERIFE 16 dez. (EUROPA PRESS) -
Um novo estudo do Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) revela que uma única colisão entre partículas de matéria escura a cada 10.000 milhões de anos - aproximadamente a idade do Universo - é suficiente para explicar os núcleos de matéria escura observados em galáxias anãs ultrafracas.
Essas galáxias, que contêm apenas alguns milhares de estrelas, são dominadas pela matéria escura e tiveram histórias evolutivas muito simples, o que as torna laboratórios cósmicos ideais para testar teorias da física da matéria escura.
O estudo mostra que interações extremamente raras entre partículas de matéria escura podem gerar naturalmente as estruturas centrais - ou "núcleos" - que são observadas, formações que os modelos tradicionais sem colisão de matéria escura não conseguem reproduzir facilmente.
"Sabemos que o modelo atual da matéria escura é apenas uma aproximação", explica Jorge Sánchez Almeida, pesquisador do IAC e autor do estudo.
"Todas as partículas, incluindo as partículas de matéria escura, devem eventualmente interagir por forças além da gravidade. Nosso estudo mostra que mesmo interações extremamente raras podem deixar rastros observáveis nas menores galáxias", acrescenta.
Ao analisar o tamanho dos núcleos estelares e de matéria escura nessas galáxias, o estudo conseguiu estimar a probabilidade de as partículas de matéria escura colidirem umas com as outras.
"O estudo mostra que tanto os halos de matéria escura de baixa interação - que estão formando o núcleo - quanto os halos de matéria escura de alta interação - onde o núcleo está em colapso - podem reproduzir as estruturas observadas, com valores da seção transversal efetiva entre 0,3 e 200 centímetros quadrados por grama", diz o pesquisador.
Em sua opinião, "esses valores são consistentes com os encontrados em outras galáxias, mas agora se estendem a objetos em que a medição não é tendenciosa".
GALÁXIAS ANÃS: O LABORATÓRIO DA MATÉRIA ESCURA
A equipe também desenvolveu um modelo simples que relaciona a massa estelar de uma galáxia com o raio de seu núcleo, duas propriedades que podem ser medidas observacionalmente.
O modelo reproduz com sucesso os tamanhos de núcleo observados e prevê que o raio do núcleo aumenta com a massa estelar, uma tendência que também é observada em galáxias anãs maiores.
Essa relação oferece uma ferramenta poderosa para conectar as estruturas visíveis das galáxias com as propriedades invisíveis da matéria escura.
Se o cenário de alta interação estiver correto, a matéria escura em anãs ultrafracas alcançaria o equilíbrio térmico em regiões que se estendem por mais de 3.000 anos-luz, ou seja, muito além da extensão visível de suas estrelas.
"Essas grandes escalas de termalização poderiam influenciar a forma como as subestruturas de matéria escura se formam e evoluem dentro de galáxias mais maciças, afetando fenômenos como a lente gravitacional ou a distribuição de galáxias satélites", explica Sánchez Almeida.
Ele continua, "colisões extremamente raras entre partículas de matéria escura deixam até mesmo uma marca duradoura nas menores galáxias, nossos resultados mostram que as galáxias minúsculas oferecem um caminho direto para a compreensão da física da matéria escura".
Esses resultados posicionam as galáxias anãs ultrafinas como laboratórios naturais únicos para o estudo das interações da matéria escura em velocidades muito baixas, um regime inacessível tanto para os aceleradores de partículas na Terra quanto para as observações de aglomerados de galáxias maciças.
"Futuras simulações cosmológicas que considerem uma alta probabilidade de interação entre partículas de matéria escura serão essenciais para explorar como essas colisões ultra-raras moldam as galáxias ao longo do tempo cósmico", diz o pesquisador, que também enfatiza que tais estudos poderiam ajudar a refinar a "compreensão" da matéria escura e, em última análise, das forças fundamentais que governam o Universo.
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