Anel de Einstein sugere que matéria escura interage entre si mesma; entenda

Em setembro de 2023, um autêntico "anel de Einstein", fenômeno astronômico que ocorre quando a luz de uma galáxia distante é distorcida pela gravidade, foi fotografado pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST). Chamado de lente gravitacional forte, a anomalia está ligada a uma enorme galáxia antiga batizada como JWST-ER1g.

Formada apenas 3,4 bilhões de anos após o Big Bang, a JWST-ER1g aparece aqui não como fonte de luz (que vem provavelmente de outra galáxia mais distante e invisível), mas sim como uma lente a desviar essa luz, que aparece nos instrumentos do telescópio em forma de anel, como exatamente previsto na teoria da relatividade geral.

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Ao tentar avaliar a gravidade total de JWST-ER1g e o efeito que ela tem na luz da galáxia distante, a equipe que documentou a descoberta em um artigo na revista Nature, em outubro passado, estimou em cerca de 650 bilhões de sóis o peso da galáxia. O valor foi considerado muito alto para o seu tamanho. Subtraindo a massa estelar visível da massa total inferida, os físicos conseguiram medir a quantidade de matéria escura presente.

Entendendo a alta densidade do anel de Einstein

Resíduo do ajuste da imagem da NIRCam e do modelo da galáxia, revelando o anel.Fonte:  Demao Kong et al. 

Na conta de subtração realizada após a descoberta, "o valor da massa de matéria escura parece maior do que o esperado. Isto é intrigante", afirmou o coautor Hai-Bo Yu, professor da Universidade da Califórnia em Riverside, nos EUA. A discrepância levou à publicação de um novo trabalho, publicado recentemente na The Astrophysical Journal Letters.

Para o primeiro autor do artigo, Demao Kong, doutorando da UCR, a altíssima densidade de JWST-ER1g pode ser explicada por uma população de estrelas mais elevada do que se pensava, comprimindo o halo. “Nossos estudos numéricos mostram que esse mecanismo pode explicar a alta densidade de matéria escura do JWST-ER1g — mais massa de matéria escura no mesmo volume, resultando em maior densidade”.

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A conclusão foi que esse halo de matéria escura, mais denso no centro da galáxia, pode funcionar como uma "cola gravitacional" impedindo a separação das duas galáxias em rotação. Para completar, um modelo computacional que simulou um tipo de matéria escura com partículas interagindo entre si reproduziu com alta precisão os dados observados na JWST-ER1g.

Importância do estudo na compreensão da matéria escura

Físicos ainda não sabem o que é a matéria escura do Universo.Fonte:  Getty Images 

A simulação de estruturas de matéria escura autointeragente para explicar o halo da galáxia JWST-ER1g oferece “uma grande chance de aprender sobre a matéria escura”, afirma o coautor Daneng Yang, físico e astrônomo da UCR, em comunicado.

Isso só foi possível porque "esse forte objeto de lente é único". Seu anel de Einstein perfeito permitiu o levantamento de informações valiosas sobre a distância do objeto massivo até o anel (raio de Einstein), um requisito fundamental para testar as propriedades da matéria escura.

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