Observações de fusões de galáxias anãs usando o observatório gravitacional orbital LISA ajudarão os astrônomos a entender se existe matéria escura pesada e quais propriedades ela possui. O artigo de físicos teóricos foi publicado em cartas do jornal Astrophysical.
“Mostramos que a frequência das fusões entre galáxias anãs e buracos negros em seus centros dependerá diretamente de quanta matéria escura está presente dentro deles. Os teóricos de hoje acreditam que deveria haver muito, por isso suspeitamos por muito tempo que afetaria suas propriedades cosmológicas”, disse Lucio Mayer, da Universidade de Zurique (Suíça).
Os fios do universo
Por muito tempo, os cientistas acreditaram que o Universo consiste na matéria que vemos e que forma a base de todas as estrelas, buracos negros, nebulosas, aglomerados de poeira e planetas. Mas as primeiras observações da velocidade das estrelas em galáxias próximas mostraram que as estrelas nos arredores se movem a uma velocidade impossivelmente alta, cerca de dez vezes maior do que os cálculos baseados nas massas de todas as estrelas mostraram.
A razão para isso, segundo os cientistas de hoje, foi a chamada matéria escura - uma substância misteriosa, que responde por cerca de 75% da massa da matéria no Universo. Normalmente, cada galáxia contém cerca de oito a dez vezes mais matéria escura do que sua prima visível, e essa matéria escura mantém as estrelas no lugar e as impede de se espalharem.
Pesquisas malsucedidas por vestígios de matéria escura na Terra, como observa Meyer, fazem muitos cientistas duvidarem que ela exista em princípio ou que seja composta de partículas superpesadas e "frias" - "WIMPs" que não se manifestam de outra forma senão atraindo aglomerados visíveis importam.
Mayer e seus colegas ponderaram onde e como os traços mais "confiáveis" dessa forma de matéria escura poderiam ser encontrados. Sua atenção foi atraída para objetos que as teorias cosmológicas convencionais prevêem que deveriam ser compostos quase inteiramente desta substância - as galáxias anãs mais escuras.
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"Mixer" do espaço
Os cientistas criaram um modelo de computador dessas "megacidades estelares", que lhes permitiu empurrá-las umas contra as outras e a outros objetos, bem como alterar a proporção da massa da matéria visível e escura, bem como sua distribuição entre as galáxias.
Esses cálculos mostraram inesperadamente que o comportamento dos buracos negros centrais em tais galáxias, bem como a frequência de sua fusão, dependerá fortemente da presença de matéria escura e de uma de suas propriedades específicas - o quanto sua densidade difere nas periferias e centros dessas anãs.
Descobriu-se que os buracos negros podiam se aproximar, formar pares próximos e se fundir apenas nesses casos se a matéria escura fosse distribuída de forma extremamente desigual por tais galáxias. Conseqüentemente, observar a frequência de sua fusão pode nos dizer como a matéria escura está distribuída por todo o Universo e se ela existe em princípio.
Como calcular esses "acidentes cósmicos"? Buracos negros supermassivos orbitando a uma curta distância um do outro emitem ondas gravitacionais de frequência muito baixa. Eles serão invisíveis para os telescópios terrestres, mas bem visíveis para o observatório gravitacional orbital LISA, cuja construção terá início no segundo semestre de 2020.
É um conjunto de três satélites que devem rastrear as flutuações no espaço-tempo, observando como as ondas gravitacionais desviam o caminho dos feixes de laser que conectam os três dispositivos LISA.
Meyer e seus colegas esperam que as observações com o LISA ajudem os cientistas a confirmar a existência da matéria escura e quais teorias que descrevem sua estrutura estão mais perto de resolver os mistérios da vida do universo.
