Boa parte do universo é composto pelo que chamamos de matéria escura, cuja natureza ainda é algo misterioso. A matéria escura é detectada pela interação gravitacional, mas não interagem com a matéria normal, nem emite luz. Os astrônomos estudando a evolução das galáxias descobriram que devido à abundância da matéria escura, ela domina a formação do universo em grande escala em estruturas como os aglomerados de galáxias.
Apesar de ser difícil de ser detectada diretamente, a matéria escura pode ser traçada através da modelagem da observação da distribuição das galáxias através de uma grande variedade de escalas. As galáxias geralmente residem no centro de vastas aglomerações de matéria escura que são chamadas de halos galácticos que circundam as galáxias. Usando o efeito de lente gravitacional das galáxias mais distantes através dos halos de matéria escura oferece uma maneira única e poderosa de se pesquisar de forma detalhada a distribuição da matéria escura. As lentes gravitacionais, chamadas de fracas, resultam numa modesta porém sistemática deformação da forma das galáxias de fundo e podem fornecer de forma robusta uma ideia da distribuição da matéria escura dentro dos aglomerados. Já as lentes, chamadas de fortes, criam imagens altamente distorcidas, ampliadas e múltiplas de uma única fonte.
Na última década, as observações e as simulações hidrodinâmicas têm melhorado de forma significante o nosso entendimento sobre como as galáxias se desenvolvem com um cenário baseado em duas fases sendo o favorecido atualmente. Na primeira fase, os núcleos massivos das galáxias formam em tempos cosmológicos a partir do colapso gravitacional da matéria dentro da galáxias, junto com o halo de matéria escura ao redor. A formação de estrelas então dá um boost na massa estelar da galáxia. As galáxias massivas, contudo, têm uma segunda fase, onde elas capturam estrelas das regiões mais externas de outras galáxias e uma vez que a sua formação de estrela para, essa fase domina. Modelos computacionais e algumas observações parecem confirmar esse cenário.
Os astrônomos usaram os instrumentos altamente sensíveis e de grande campo de observação de imageamento na luz visível e no infravermelho próximo do Telescópio Subaru para estudar como as galáxias massivas se formam. Essa técnica de observação utilizou o efeito de lente gravitacional fraca pois as galáxias mais massivas tendem a ter halos de matéria escura mais massivos que distorcem a luz. Os astrônomos estudaram cerca de 3200 galáxias cujas massas estelares são maiores do que a da Via Láctea, cerca de 400 bilhões de massas solares.
Usando as análises do efeito de lente gravitacional fraca, eles descobriram sobre a história de evolução dos massivos halos de matéria escura codificados na distribuição da massa estelar das galáxias massivas. Entre outras implicações, os cientistas mostraram que para galáxias de mesma massa, tendem a ter halos de matéria escura mais massivos. Esses resultados abrem uma nova janela na exploração de como as galáxias massivas se formam e se desenvolvem no tempo cósmico.
Fontes:
https://phys.org/news/2020-03-dark-massive-galaxies.html
https://arxiv.org/pdf/1811.01139.pdf
