Se o Telescópio Espacial James Webb (JWST) se dedicar à investigação de galáxias pequenas e brilhantes nos estágios iniciais do universo, poderá trazer à tona novos insights sobre a matéria escura – o componente mais enigmático do cosmos.
Essa é a conclusão alcançada por cientistas da Universidade da Califórnia, que conduziram uma simulação cósmica para rastrear a formação de pequenas galáxias desde os estágios pouco depois do Big Bang. Essa descoberta parece aumentar consideravelmente o potencial do JWST.
As galáxias pequenas, também conhecidas como anãs, estão dispersas pelo universo, e os cientistas sugerem que elas podem representar algumas das primeiras galáxias a se formarem. Por isso, essas galáxias sempre foram consideradas fundamentais para o estudo das origens e da evolução do universo.
No entanto, o problema reside no fato de que essas galáxias nem sempre correspondem ao que os astrônomos esperam observar. Algumas giram mais rapidamente do que o previsto, enquanto outras apresentam densidades menores do que as simulações sugerem. É aqui que a matéria escura entra em cena.
Os cientistas acreditam que essas contradições podem surgir devido à falta de consideração das interações entre gás e matéria escura nas simulações.
A nova simulação da equipe levou em conta essas interações, revelando que as galáxias primordiais são formadas em tamanho menor e com muito mais brilho do que aquelas em simulações que negligenciam essa interação. Além disso, os cientistas observaram um crescimento mais rápido dessas galáxias do que o esperado.
Portanto, a equipe da UCLA sugere que os astrônomos comecem a buscar por essas galáxias primordiais menores e mais brilhantes usando o JWST e outros telescópios. Caso essas galáxias não sejam encontradas, isso poderia indicar falhas em nossas teorias sobre a matéria escura.
A matéria escura representa um desafio significativo para os cientistas, pois não interage com a luz, tornando-se efetivamente invisível para nós.
O conceito de matéria escura surgiu inicialmente porque as galáxias giram tão rapidamente que a influência gravitacional apenas da matéria bariônica não seria suficiente para mantê-las unidas. Acredita-se que seja a influência invisível da matéria escura que as mantém coesas.
Os cientistas também propõem que a maioria das galáxias está envolta por vastos halos de matéria escura, que se estendem muito além de seu conteúdo visível. Esses halos podem ter desempenhado um papel crucial na formação e evolução das galáxias.
No modelo cosmológico padrão, a influência gravitacional dos aglomerados de matéria escura, presentes há 13 bilhões de anos, foi capaz de atrair a matéria bariônica. À medida que essa matéria crescia em massa, deu origem às primeiras estrelas. Em conjunto com a matéria escura, essas estrelas formaram as galáxias ao seu redor.
O modelo padrão adota uma forma de matéria escura denominada “matéria escura fria”. Se a formação de estrelas e galáxias dependesse exclusivamente dessa matéria escura fria, o processo seria bastante lento.
O gás composto por hidrogênio e hélio, remanescente do Big Bang, teria fluído por entre os aglomerados de matéria escura, movendo-se lentamente a velocidades supersônicas. Isso ocorreria até que o gás fosse capturado e reunido para formar galáxias.
Quando esse efeito de fluxo entre a matéria escura e a matéria ordinária é levado em consideração, o gás se afasta da matéria escura e das galáxias em formação, impedindo a formação imediata de estrelas.
Milhões de anos depois, o gás eventualmente retornaria às galáxias, desencadeando uma intensa formação estelar conhecida como “explosão estelar”, gerando galáxias com muito mais estrelas jovens e quentes do que as galáxias anãs comuns. Essas galáxias deveriam brilhar significativamente mais do que outras galáxias.
A ausência de detecção dessas galáxias pequenas e brilhantes do início do universo pode sugerir que as teorias atuais sobre a matéria escura precisam ser revisadas.
