Controversa 'Galáxia Livre de Matéria Escura' passa no teste mais difícil
A galáxia NGC 1052-DF4, como fotografada aqui (e com aglomerados globulares rotulados e mostrados nas imagens inseridas), é a segunda de duas galáxias já descobertas que se acredita serem livres de matéria escura. Um dos desafios mais recentes a essa ideia questionou a distância para esta galáxia, bem como para a outra (NGC 1052-DF2), mas um novo artigo acaba de confirmar uma distância maior de 60 milhões de anos-luz, em vez da ~ 40 milhões de anos-luz de distância favorecido por uma equipe diferente. (P. VAN DOKKUM ET AL. (2019), APJL, 874, 1)
Lembra do anúncio de uma galáxia sem matéria escura? Acaba de ser reexaminado, com resultados surpreendentes.
Em teoria, todas as galáxias deveriam conter grandes quantidades de matéria escura, com uma exceção.
Uma das galáxias mais rápidas conhecidas no Universo, acelerando através de seu aglomerado (e sendo despojada de seu gás) a poucos por cento da velocidade da luz: milhares de km/s. Trilhas de estrelas se formam em seu rastro, enquanto a matéria escura continua com a galáxia original. Como a matéria normal responde a todas as forças do Universo, enquanto a matéria escura experimenta apenas forças gravitacionais, elas podem ser separadas umas das outras, com o gás despojado potencialmente colapsando para formar uma galáxia menor livre de matéria escura. (NASA, ESA, JEAN-PAUL KNEIB (LABORATOIRE D'ASTROPHYSIQUE DE MARSEILLE) ET AL.)
Fusões galácticas, interações ou eventos de extração de gás podem isolar grandes quantidades de matéria normal.
Formação de estrelas, pontes de gás e galáxias de formato irregular são apenas algumas das características que surgem no Grupo Compacto 31 de Hickson. várias galáxias satélites menores, algumas das quais deveriam conter matéria escura, mas outras deveriam ser inteiramente desprovidas de matéria escura. (NASA / STSCI / WIKISKY / HUBBLE E WIKIMEDIA COMMONS USER FRIENDLYSTAR)
Esses aglomerados liberados devem gravitar e entrar em colapso, criando galáxias livres de matéria escura.
O Voorwerp de Hanny, identificado em 2011, foi o primeiro de cerca de 20 objetos agora conhecidos por ser uma coleção de gás verde e brilhante (por causa do oxigênio ionizado) que se estende por dezenas de milhares de anos-luz encontrados fora de galáxias próximas. Uma versão evoluída de tais objetos, que deveriam representar um aglomerado de matéria normal ejetada de uma galáxia hospedeira, poderia criar uma galáxia livre de matéria escura como DF2 e DF4. (NASA, ESA, W. KEEL (UNIVERSIDADE DO ALABAMA) E A EQUIPE GALAXY ZOO)
Os detratores argumentaram que sua ausência provava a inexistência da matéria escura.
A galáxia elíptica gigante NGC 1052 (à esquerda) domina o aglomerado do qual faz parte, embora muitas outras grandes galáxias estejam presentes, como a espiral gigante NGC 1042. Perto dessas galáxias estão pequenas galáxias ultra difusas pouco visíveis, conhecidas como NGC 1052-DF2 e NGC 1052-DF4 (ou apenas DF2 e DF4 para abreviar) que parecem ser feitos apenas de matéria normal se estiverem à distância de NGC 1052: 60 a 70 milhões de anos-luz de distância. (BLOCO DE ADAM/MONTE LEMMON SKYCENTER/UNIVERSIDADE DO ARIZONA)
No entanto, 2018 e 2019 viram cientistas anunciam duas galáxias livres de matéria escura: NGC 1052-DF2 e NGC 1052-DF4 .
O campo Dragonfly completo, aproximadamente 11 graus quadrados, centrado em NGC 1052. O zoom mostra os arredores imediatos de NGC 1052, com NGC 1052–DF2 destacado na inserção. Esta é a Figura 1 de dados estendidos de van Dokkum et al. publicação em 2018 anunciando a descoberta do DF2. Alguns meses depois, a galáxia DF4 foi medida no mesmo campo, revelando também uma natureza livre de matéria escura. (P. VAN DOKKUM ET AL., NATUREZA VOLUME 555, PÁGINAS 629–632 (29 DE MARÇO DE 2018))
O principal avanço foi medir suas dispersões de velocidade, uma conquista possibilitada pela instrumentação moderna.
O conjunto de telefotos Dragonfly, que é otimizado para encontrar galáxias com brilho de superfície extremamente baixo no Universo relativamente próximo (dentro de 100 milhões de anos-luz), encontrou uma galáxia única em NGC 1052-DF2. Pode ser a primeira de várias galáxias, agora unidas pela NGC 1052-DF4, a não mostrar evidências de matéria escura dentro dela. (ABRAHAM & VAN DOKKUM (2014) / UNIVERSIDADE DE YALE)
Essas medições, combinadas com a distância da galáxia NGC 1052, permitiram a reconstrução de suas massas totais.
O espectro KCWI da galáxia DF2 (em preto), tirado diretamente do novo artigo em arXiv:1901.03711, com os resultados anteriores de uma equipe concorrente usando o MUSE sobreposto em vermelho. Você pode ver claramente que os dados do MUSE são de resolução mais baixa, borrados e inflados artificialmente em comparação com os dados do KCWI. O resultado é uma dispersão de velocidade artificialmente grande inferida pelos pesquisadores anteriores. (SHANY DANIELI (COMUNICAÇÃO PRIVADA))
Com distâncias estimadas em ~60-70 milhões de anos-luz, suas propriedades galácticas indicam uma composição livre de matéria escura.
A galáxia NGC 1052-DF2 foi fotografada em grande detalhe pelo instrumento espectrógrafo KCWI a bordo do W.M. Keck em Mauna Kea, permitindo aos cientistas detectar os movimentos de estrelas e aglomerados globulares dentro da galáxia com precisão sem precedentes. (DANIELI ET AL. (2019), ARXIV: 1901.03711)
Anteriormente, um medição direta das flutuações de brilho da superfície do NGC 1052-DF2 rendeu essa mesma distância , mas as dúvidas persistiram.
Esta grande galáxia de aparência difusa é tão difusa que os astrônomos a chamam de galáxia transparente porque podem ver claramente galáxias distantes atrás dela. O objeto fantasmagórico, catalogado como NGC 1052-DF2, não possui uma região central perceptível, nem mesmo braços espirais e um disco, características típicas de uma galáxia espiral. Mas também não parece uma galáxia elíptica, pois sua dispersão de velocidade está errada. Mesmo seus aglomerados globulares são excêntricos: eles são duas vezes maiores que os agrupamentos estelares típicos vistos em outras galáxias. Todas essas esquisitices empalidecem em comparação com o aspecto mais estranho desta galáxia: NGC 1052-DF2 é muito controversa por causa de sua aparente falta de matéria escura. Juntadas pela DF4, essas galáxias podem resolver um enorme quebra-cabeça cósmico. (NASA, ESA E P. VAN DOKKUM (UNIVERSIDADE DE YALE))
Uma equipe diferente afirmou que essas galáxias pertencem a um grupo de primeiro plano mais próximo , implicando uma densidade de matéria escura típica.
A galáxia ultradifusa KKS2000]04 (NGC1052-DF2), em direção à constelação de Cetus, foi considerada uma galáxia completamente desprovida de matéria escura. Os resultados de Trujillo et al. contestam isso, alegando que a galáxia está muito mais próxima e, portanto, tem uma relação massa-luminosidade diferente (e uma dispersão de velocidade diferente) do que se pensava anteriormente. Isso é extremamente controverso. (TRUJILLO ET AL. (2019))
Medições do Hubble da outra galáxia, NGC 1052-DF4, Foram tomadas para resolver a controvérsia.
Os novos dados sobre a galáxia NGC 1052-DF4, obtidos com o Telescópio Espacial Hubble pela equipe de Danieli, Van Dokkum e outros, são oito vezes mais profundos do que as observações anteriores. Medindo estrelas da ponta do ramo da gigante vermelha, eles inferem uma distância de 18,8 Mpc (61 milhões de anos-luz) para a galáxia, consistente com o grupo NGC 1052 e não consistente com um grupo de primeiro plano separado, cerca de 20 milhões de anos-luz mais perto . (S. DANIELI ET AL., ENVIADO ÀS CARTAS APJ (2019))
Usando estrelas da ponta do galho da gigante vermelha, uma distância de 61 milhões de anos-luz foi determinada , consistente com nenhuma matéria escura.
Muitas galáxias próximas, incluindo todas as galáxias do grupo local (principalmente agrupadas na extrema esquerda), exibem uma relação entre sua dispersão de massa e velocidade que indica a presença de matéria escura. NGC 1052-DF2 é a primeira galáxia conhecida que parece ser feita apenas de matéria normal, e mais tarde se juntou a DF4 no início de 2019. Essas últimas observações confirmam a distância dessas galáxias e, portanto, confirmam sua natureza livre de matéria escura. (DANIELI ET AL. (2019), ARXIV: 1901.03711)
Se essas galáxias realmente possuem os tamanhos, distâncias e dispersões de velocidade medidas, elas devem ser livres de matéria escura.
Principalmente Mute Monday conta uma história astronômica em imagens, recursos visuais e não mais de 200 palavras. Fale menos; sorria mais.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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