Cientistas localizam matéria comum faltante ao redor de galáxias

Astrônomos finalmente localizaram a matéria 'comum' faltante do universo, resolvendo um mistério cósmico de décadas. Usando observações do telescópio Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), pesquisadores identificaram nuvens difusas de gás quente ao redor de galáxias, que respondem pela matéria bariônica que há muito escapava da detecção. Essa matéria comum, feita de prótons e nêutrons, era prevista por modelos cosmológicos, mas não havia sido observada diretamente nas quantidades esperadas até agora.

A descoberta afeta nossa compreensão fundamental da composição do universo. A matéria bariônica — a matéria das estrelas, planetas e seres vivos — constitui apenas cerca de 5% do universo, sendo o resto matéria escura e energia escura. No entanto, mesmo dentro dessa pequena fração, quase metade não era contabilizada em levantamentos de estrelas e galáxias. As nuvens de gás recém-descobertas, que são extremamente difusas e quentes (cerca de 1 milhão de graus Celsius), circundam galáxias como a Via Láctea e se estendem muito além de seus discos visíveis.

Isso é importante porque confirma uma previsão chave do modelo padrão da cosmologia, que sustenta que a matéria bariônica deve estar distribuída em uma teia de filamentos entre as galáxias. O telescópio CHIME, localizado na Colúmbia Britânica, Canadá, detectou a matéria faltante observando rajadas rápidas de rádio (FRBs) — pulsos breves e poderosos de ondas de rádio de galáxias distantes. À medida que essas FRBs viajam através do gás quente, seus sinais são atrasados em certas frequências, revelando a presença e a densidade do gás.

Números específicos do estudo incluem que a matéria faltante foi encontrada no meio circumgaláctico (CGM) das galáxias, com densidades consistentes com as expectativas teóricas. A pesquisa, publicada na revista Nature, usou dados do CHIME e do projeto Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment/Fast Radio Burst (CHIME/FRB). A equipe analisou 13 FRBs para mapear a distribuição de elétrons ao longo de seus caminhos, descobrindo que o CGM contém bárions suficientes para explicar a fração faltante.

Contexto: A busca por bárions faltantes tem ocorrido há mais de 20 anos. Tentativas anteriores usando observações de raios-X e ultravioleta haviam encontrado apenas cerca de metade dos bárions esperados no universo local. O telescópio CHIME, que começou a operar em 2017, foi projetado para mapear hidrogênio neutro e detectar FRBs, tornando-o singularmente adequado para essa tarefa.

Próximos passos: Os pesquisadores planejam usar mais FRBs para refinar suas medições e mapear a matéria faltante com maior detalhe. Futuros telescópios como o Square Kilometre Array (SKA) poderão confirmar ainda mais essas descobertas e explorar o papel do CGM na evolução das galáxias. Essa descoberta também abre novos caminhos para estudar a estrutura em grande escala do universo e os processos que governam a formação de galáxias.