James Webb captura colisão espetacular de dois aglomerados de galáxias

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA enviou uma imagem impressionante do chamado Aglomerado Bala, um aglomerado de dois aglomerados de galáxias distintos em colisão. A imagem, obtida com o Observatório de Raios X Chandra e localizado a 3,9 bilhões de anos-luz do Sol, pode apontar o caminho para desvendar os segredos da matéria escura.

Fonte da imagem: NASA/ESA/CSA/STScI/CXC

Em 2006, o Telescópio Espacial Hubble e o Observatório de Raios X Chandra capturaram uma imagem do Aglomerado Bullet que confirmou a presença de matéria escura, que refratou gravitacionalmente a luz de galáxias mais distantes. O JWST conseguiu criar um mapa mais preciso da distribuição de matéria, tanto normal quanto escura, no Aglomerado Bullet. O telescópio espacial registrou o brilho de bilhões de estrelas ejetadas de suas galáxias para “flutuação livre”. Os cientistas usaram a luz dessas estrelas para rastrear a presença de matéria escura e obter um mapa mais preciso de sua distribuição no Aglomerado Bullet.

Na imagem combinada do Observatório de Raios-X Chandra da NASA, o gás quente dentro do Aglomerado Bullet é destacado em rosa, enquanto a localização inferida da matéria escura, conforme determinada pelo JWST, é marcada em azul. As posições relativas dessas regiões têm levado os astrônomos a se perguntarem o que causou a separação tão grande entre a matéria escura e o gás.

Colisões entre aglomerados de galáxias são fontes ideais de informação para testar suposições científicas sobre a matéria escura. Observar esses eventos cósmicos em todos os sentidos dá aos cientistas a oportunidade de testar como as partículas de matéria escura interagem entre si. Durante a colisão, as galáxias e os halos de matéria escura que as cercam se cruzaram — as distâncias entre elas são tão grandes que a probabilidade de uma colisão frontal entre quaisquer duas é pequena.

Isso sugere que o grau em que as partículas de matéria escura interagem entre si — o que os cientistas chamam de “seção de choque de colisão” — é pequeno. Caso contrário, as interações desacelerariam as nuvens de matéria escura, aproximando-as das nuvens de gás quente. A nuvem de gás acabaria no centro da colisão, com as galáxias e sua matéria escura em lados opostos, passando uma pela outra.

A matéria escura é responsável por mais de um quarto de toda a massa e energia do universo, portanto, entender seus segredos, em particular sua seção transversal de colisão e a razão para essas altas velocidades, é de grande importância científica.

Apesar dos novos dados de James Webb, os cientistas ainda não conseguiram determinar a velocidade com que os dois aglomerados de galáxias colidiram. “Mesmo com essas atualizações, a velocidade de colisão necessária permanece alta em comparação com o que esperamos da modelagem cosmológica”, disse um pesquisador. “A tensão permanece e continua sendo uma área ativa de pesquisa.”

Os astrônomos estão constantemente medindo cuidadosamente o maior número possível de colisões de aglomerados de galáxias, observadas de todos os ângulos e distâncias. Talvez, quando combinados com dados experimentais de buscas diretas por matéria escura usando detectores subterrâneos como o experimento LUX-ZEPLIN, os cientistas cheguem mais perto de compreender a matéria escura.

As observações do JWST foram publicadas em 30 de junho no The Astrophysical Journal Letters.