MADRID, 17 set. (EUROPA PRESS) -
Pela primeira vez, os astrônomos usaram pulsares binários e solitários para delinear as propriedades de um sub-halo de matéria escura em nossa galáxia.
Os sub-halos são pequenos acúmulos de matéria escura que residem em um halo de matéria escura maior: regiões de matéria invisível ao redor de galáxias e aglomerados de galáxias, conhecidas apenas por seus efeitos gravitacionais.
"Imagine a galáxia como um cupcake, e os subhalos de matéria escura são como pedaços de chocolate em cima dela", explica o Dr. Sukanya Chakrabarti, da Universidade do Alabama em Huntsville (UAH) e coautor do estudo. "A galáxia, sem os pedaços de chocolate, parece bem lisa. Os subhalos de matéria escura fornecem um sinal adicional ao componente galáctico suave que agora podemos detectar."
A pesquisa se baseia em um trabalho anterior da UAH, parte do Sistema Universitário do Alabama, que ajuda a determinar a quantidade dessa substância misteriosa presente na Via Láctea e sua localização. "Nosso principal objetivo ao usar acelerações de pulsares sempre foi entender a natureza da matéria escura. Esses subhalos escuros são a base dos modelos de matéria escura, e agora achamos que temos uma maneira de encontrá-los", diz Chakrabarti. "Nossa determinação da massa desse sub-halo de matéria escura é muito mais precisa do que qualquer método anterior.
A ESTRUTURA QUE SUSTENTA AS GALÁXIAS
Os halos de matéria escura, considerados a estrutura subjacente sobre a qual as galáxias são construídas, são importantes para compreender a formação e a evolução das galáxias. A teoria atual sobre a formação de estruturas no universo prevê que os subhalos de matéria escura devem ser abundantes em galáxias como a Via Láctea; no entanto, encontrá-los tem se mostrado um desafio.
"Nossa localização agora é bastante precisa em todas as três coordenadas, e futuras medições de aceleração melhorarão ainda mais a significância da massa", explica Chakrabarti. "De qualquer forma, ainda é mais preciso do que qualquer outro método que fizemos até agora.
A "localização" refere-se à identificação de regiões específicas em uma estrutura maior onde os efeitos da matéria escura são mais pronunciados. O conceito é crucial para distinguir possíveis interações da matéria escura do ruído de fundo e entender como a matéria escura interage com a matéria regular e molda o universo.
De acordo com o estudo, essas características são obtidas analisando, pela primeira vez, o excesso de potência correlacionado no campo de aceleração de pulsares binários, um fenômeno no qual as acelerações observadas mostram um padrão que se desvia do que é esperado da gravidade newtoniana e de fontes astrofísicas conhecidas.
"O excesso de potência é basicamente constituído pelas lascas de chocolate (os subhalos) que se projetam para fora do cupcake", explica o pesquisador. "Por potência, queremos dizer o sinal de aceleração: os subhalos de matéria escura fornecem um sinal adicional ao componente galáctico uniforme que agora podemos detectar. Por 'correlacionado', queremos dizer que o sinal foi detectado por pares de pulsares. Esse é um requisito mais rigoroso do que exigir que um único pulsar receba um sinal em excesso.
O progresso desse tipo de pesquisa depende da disponibilidade de dados precisos sobre a aceleração de pulsares binários.
"Em nosso primeiro trabalho, em 2021, não tínhamos pulsares suficientes para fazer isso; só podíamos medir o componente suave do potencial", disse Chakrabarti em um comunicado. Os componentes suaves de uma galáxia têm uma distribuição relativamente uniforme e difusa de estrelas e gás, com uma distribuição praticamente inalterada de matéria escura dentro do halo galáctico.
"Mas, à medida que nossa amostra continuava a crescer, ficou claro que logo poderíamos medir esses aglomerados de matéria escura diretamente. À medida que obtivermos observações mais precisas no futuro, poderemos realizar essa análise para encontrar subhalos de matéria escura muito além da vizinhança solar também", diz o pesquisador. "Por fim, essas observações futuras nos permitirão diferenciar os modelos de matéria escura.
Caracterizar a subestrutura é fundamental para compreender e, em última análise, identificar a natureza da matéria escura, já que os diferentes modelos diferem na distribuição desses aglomerados. Esses avanços prometem suplantar outros modelos de matéria escura.
Olhando para o futuro, Chakrabarti e seus colegas mostraram que esse trabalho é um passo significativo para finalmente desvendar um dos grandes mistérios do universo.
"Acho que a próxima etapa é aumentar nossa amostra de acelerômetros precisos para que possamos obter detecções cada vez mais precisas de subhalos de matéria escura", diz ele. "Isso nos permitirá diferenciar claramente os modelos de matéria escura e determinar sua natureza, o que é um dos problemas mais importantes da astronomia e tem sido assim no último século.
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