Astrônomos encontram uma galáxia fantasma feita de matéria escura

“Esta é a história de uma galáxia falhada”, disse o investigador principal do programa, Alejandro Benitez-Llambay, da Universidade Milano-Bicocca, em Milão, Itália. “Na ciência, geralmente aprendemos mais com os fracassos do que com os sucessos. Neste caso, não ver estrelas é o que prova que a teoria está correta. Diz-nos que encontrámos no Universo local um bloco de construção primordial de uma galáxia que ainda não se formou.”

Um raro vislumbre do universo sombrio

“Esta nuvem é uma janela para o Universo escuro”, explicou o membro da equipa Andrew Fox da AURA/STScI da Agência Espacial Europeia. “Sabemos pela teoria que se espera que a maior parte da massa do Universo seja matéria escura, mas é difícil detectar este material escuro porque não emite luz. A Nuvem-9 dá-nos uma rara visão de uma nuvem dominada pela matéria escura.”

Cloud-9 pertence a uma categoria conhecida como Nuvens HI Limitadas por Reionização, ou “RELHICs”. O termo “HI” refere-se ao hidrogénio neutro, enquanto “RELHIC” descreve uma nuvem de hidrogénio formada no Universo primitivo que nunca progrediu para formar estrelas. Os cientistas previram a existência de tais objetos durante anos, mas a confirmação direta permaneceu ilusória. Somente depois de observar a Nuvem-9 com o Hubble é que os investigadores conseguiram verificar que ela realmente não contém estrelas.

Descartando uma galáxia anã oculta

“Antes de usarmos o Hubble, poderíamos argumentar que esta é uma galáxia anã ténue que não podíamos ver com telescópios terrestres. Eles simplesmente não foram suficientemente profundos em sensibilidade para descobrir estrelas,” explicou o autor principal Gagandeep Anand do Space Telescope Science Institute (STScI), Baltimore, EUA. “Mas com a Câmera Avançada para Pesquisas do Hubble, conseguimos descobrir que não há nada lá.”

A descoberta em si pegou os pesquisadores desprevenidos. “Entre os nossos vizinhos galácticos, pode haver algumas casas abandonadas por aí”, disse Rachael Beaton do STScI, que também faz parte da equipa de investigação.

Acredita-se que os RELHICs sejam estruturas de matéria escura que nunca reuniram gás suficiente para desencadear a formação de estrelas. Por causa disso, eles preservam as condições do Universo primordial. Cloud-9 aponta para a provável existência de muitos outros objetos pequenos dominados pela matéria escura, frequentemente descritos como galáxias falidas. Estudá-los oferece uma nova visão sobre partes do Universo que permanecem difíceis de observar porque a maioria dos telescópios se concentra em estrelas e galáxias brilhantes.

Medindo um gigante invisível

Nuvens de hidrogênio perto da Via Láctea têm sido estudadas há décadas, mas a maioria é muito maior e de formato mais irregular do que a Nuvem-9. Por outro lado, a Cloud-9 é menor, mais densa e quase esférica, dando-lhe uma aparência distintamente diferente de outras nuvens de gás conhecidas.

No seu centro, Cloud-9 contém hidrogénio neutro, abrangendo cerca de 4.900 anos-luz. Só o gás hidrogênio tem uma massa cerca de 1 milhão de vezes a do Sol. Se a pressão do gás for de fato equilibrada pela atração gravitacional da matéria escura circundante, então a matéria escura deverá representar a maior parte da massa do objeto. Com base neste balanço, estima-se que Cloud-9 contenha cerca de 5 mil milhões de massas solares.

Por que objetos sem estrelas são importantes

Cloud-9 destaca quanto do Universo existe além das estrelas. Observar a luz das estrelas por si só não revela o quadro completo. Ao examinar o gás e a matéria escura em conjunto, os cientistas podem compreender melhor os sistemas que de outra forma permaneceriam ocultos.

Encontrar galáxias falhadas como a Cloud-9 é difícil porque os objetos brilhantes próximos muitas vezes dominam os seus sinais fracos. Esses sistemas também são sensíveis aos efeitos ambientais, como a remoção por pressão dinâmica, que pode remover gás à medida que se movem pelo espaço intergaláctico. Estes desafios ajudam a explicar porque é que tais objetos parecem ser raros.

Descoberta através de radiotelescópios

A Nuvem-9 foi detectada pela primeira vez há três anos, durante uma pesquisa de rádio realizada com o Telescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros (FAST) em Guizhou, China. A descoberta foi posteriormente confirmada usando o Telescópio Green Bank e o Very Large Array nos Estados Unidos. O nome “Cloud-9” não tem nenhum significado cultural na China e foi atribuído simplesmente porque foi a nona nuvem de gás identificada perto das regiões exteriores da galáxia espiral Messier 94 (M94).

A nuvem fica perto de M94 e parece estar fisicamente conectada à galáxia. Observações de rádio de alta resolução revelam ligeiras distorções no gás, o que pode ser evidência de interação entre a Nuvem-9 e o seu vizinho maior.

Uma galáxia que ainda pode se formar

Se a Cloud-9 acabará por se tornar uma galáxia depende se ganhará massa adicional. Se fosse muito maior, a gravidade já o teria causado o colapso e a formação de estrelas há muito tempo. Se fosse muito menor, o seu gás poderia ter-se dispersado e tornado ionizado, deixando pouco para trás. Em vez disso, existe numa faixa estreita que lhe permite persistir como um RELHIC.

Esta descoberta avança na compreensão de como as galáxias se formam, como o Universo primitivo evoluiu e como a matéria escura se comporta. Como a Cloud-9 não contém estrelas, ela permite aos cientistas estudar as propriedades das nuvens de matéria escura sem interferência da luz estelar. À medida que as pesquisas futuras melhoram, os investigadores esperam descobrir mais destas relíquias raras, oferecendo uma visão mais profunda da estrutura oculta do Universo e da física da matéria escura.