Aglomerado de estrelas destruído revela indícios de matéria escura na Via Láctea

Um conjunto de nuvens de matéria escura parece estar destruindo o aglomerado de estrelas mais próximo do Sol. De acordo com um estudo liderado por Tereza Jerabkova, da agência espacial europeia ESA, as estrelas do Híades, um aglomerado aberto localizado na constelação de Touro, estão se afastando de modo violento, provavelmente graças à interação com uma possível nuvem de 10 milhões de massas solares.

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• Aglomerados de buracos negros podem ser a resposta para a matéria escura
• Evidências de uma nova força fundamental da natureza podem ter sido encontradas

Além de ser o aglomerado de estrelas mais próximo de nós, localizado a pouco mais de 153 anos-luz de distância, o Híades é grande. Se observarmos o punhado de estrelas brilhantes que define a face da constelação de Touro, em formato de V, estaremos olhando para várias de estrelas que compõem esse grupo (exceto a estrela Aldebaran, que está sobreposta à Híades, porém fica bem mais próxima de nós). O aglomerado tem aproximadamente 60 anos-luz de diâmetro, enquanto o grupo central tem 10 anos-luz de diâmetro.

É possível ver as estrelas principais a olho nu, mas com telescópios os astrônomos encontram cerca de cem estrelas mais fracas contidas em uma região esférica do espaço. É natural que um aglomerado como este perca suas estrelas naturalmente, devido à soma do próprio movimento delas e da interação gravitacional com a galáxia. Entretanto, a equipe de Jerabkova encontrou evidências de uma interação com algo muito mais massivo — e invisível.

Com a ajuda do observatório espacial Gaia, da ESA, capaz de medir com precisão a distância e o movimento de mais de um bilhão de estrelas na Via Láctea, os pesquisadores rastrearam as caudas de maré do aglomerado, ou seja, as “trilhas” de estrelas que se formam quando um aglomerado começa a ser varrido pela atração gravitacional da galáxia. São duas caudas, uma cauda seguindo o aglomerado e a outra à frente dele. Outros pesquisadores tentaram fazer o mesmo anteriormente, mas havia um problema: eles só procuraram por estrelas que correspondem de perto ao movimento do aglomerado, deixando de lado estrelas que deixaram o aglomerado há 600-700 milhões de anos.

A equipe do novo estudo decidiu observar todo esse conjunto de estrelas e simular o movimento de cada uma em retrocesso, mas para isso era necessário descobrir quais estrelas fizeram parte do Híades no passado. Isso é possível desde que se conheça a órbita dos objetos, o que se torna relativamente fácil com o auxílio de instrumentos como o Gaia. Os pesquisadores também contaram com um modelo de computador que simularia as várias perturbações que as estrelas poderiam experimentar ao longo de todo o intervalo de tempo contemplado pelo estudo.

Ao comparar os resultados das simulações de movimentos das estrelas ao longo das centenas de milhões de anos com os dados reais das caudas de marés do Híades, a equipe conseguiu encontrar milhares de estrelas que já fizeram parte do aglomerado, todas presentes nos dados do Gaia. Então, eles notaram que muitas delas hoje se estendem por milhares de anos-luz através da galáxia em duas enormes caudas de maré, o que por si já é um tanto curioso. Mas a maior surpresa foi notar que a cauda parecia ter estrelas faltando. O que poderia ter desmembrado o aglomerado tão brutalmente?

Tereza e sua equipe então fizeram outra simulação para saber qual tipo de interação poderia ser reproduzida para chegar a esse mesmo resultado, e descobriram que a cauda perderia estrelas dessa forma se colidisse com uma nuvem de matéria contendo cerca de 10 milhões de massas solares. Bem, não há indícios de nuvens de gás tão massivas, ou qualquer outra estrutura gigantesca nessa região, então uma opção viável é considerar estruturas invisíveis. E é aí que entra a explicação com a presença de matéria escura. Especificamente, os pesquisadores sugerem que se trate de um subhalo, ou seja, aglomerados de matéria escura.

De acordo com algumas hipóteses, essas nuvens de matéria escura ajudaram a moldar as galáxias durante suas formações. Se o Híades foi de fato parcialmente destruído por um subhalo de matéria escura, os astrônomos têm agora uma ótima oportunidade de mapear essas estruturas invisíveis na Via Láctea com maior precisão. Ainda não é possível determinar do que é feita a matéria escura, mas os pesquisadores podem inferir onde ela está justamente através de interações gravitacionais como esta, encontrada no aglomerado Híades. O próximo passo é realizar estudos semelhantes em aglomerados mais distantes.

Fonte: ESA