A busca pela matéria escura: é revelada a primeira imagem do telescópio Euclid

O telescópio europeu Euclid tem como missão a busca e compreensão de matéria escura. Foi lançado no dia primeiro de julho e nessa semana tivemos a primeira foto preliminar obtida pelo telescópio. Ele chegará em pleno funcionamento em outubro desse ano.

Telescópio Euclid tem como missão entender sobre matéria escura e energia escura.
Telescópio Euclid tem como missão responder perguntas sobre matéria escura e energia escura. Crédito: ESA

Um dos maiores mistérios dentro da Astronomia é a busca pela matéria escura. A matéria escura é dada como um tipo de matéria que não interage de nenhuma forma sem ser gravitacionalmente. Nunca foi observada diretamente e apenas observamos seus efeitos na matéria visível.

Mesmo sendo um mistério, a matéria escura constitui mais de 70% da matéria do Universo. Quando considera a energia escura como uma das componentes, a matéria escura representa quase 30% das componentes do Universo. Por isso é tão interessante a busca por entender melhor do que a matéria escura é feita.

Com isso em mente, países europeus através da agência espacial europeia - ESA - lançaram o telescópio Euclid. O foco do telescópio é procurar respostas para a matéria escura e para a energia escura ao observar como o Universo evoluiu.

Como sabemos que matéria escura existe?

A matéria escura não interage de nenhuma forma sem ser gravitacionalmente. Nós observamos essa interação gravitacional quando analisamos o gráfico de velocidade de rotação em função da distância em galáxias. Essa é uma das formas que observamos o efeito de matéria escura.

Gráfico de observação versus a curva prevista para a velocidade de rotação de uma galáxia.
Gráfico de observação versus a curva prevista para a velocidade de rotação de uma galáxia. A curva observada é diferente da prevista por causa de uma componente que levou nome de matéria escura. Crédito: R. Pogge

Usando apenas a matéria visível, era esperado que o gráfico decaísse em função da distância. Quando observamos os dados de velocidades, vemos que a velocidade permanece constante indicando que tem mais matéria do que enxergamos.

A busca pela matéria escura

Vários físicos tanto teóricos quanto experimentais já propuseram modelos de matéria escura. As hipóteses vão desde buracos negros estelares até anãs marrons. Porém, atualmente a ideia que segue a favorita entre os físicos são as WIMPs (weakly interacting massive particles).

As WIMPs interagiriam de forma fraca com outras partículas. Candidatas para formar as WIMPs seriam um tipo de neutrino e neutralinos.

Nenhuma partícula proposta para ser a matéria escura foi observada ainda. É por isso que acaba sendo de interesse astrofísico lançar missões para entender como se deu a distribuição de matéria escura durante a evolução do Universo.

Matéria escura é a mesma coisa que energia escura?

As duas maiores componentes do Universo tem nomes parecidos: matéria escura e energia escura. Apesar da semelhança dos nomes, as duas não significam a mesma coisa e não estão relacionadas a principio.

Matéria escura, como já explicada, é uma forma de matéria que conseguimos observar apenas a interação gravitacional entre ela e matéria visível.

Já a energia escura seria algo que afetaria o Universo em grandes escalas. Nós observarmos isso como a expansão do Universo que é acelerada. Energia escura também permanece sem ser observada diretamente.

Telescópio Euclid

O telescópio tem um tamanho aproximado de 4.7 metros de altura e um diâmetro de 3.7 metros. Ele irá observar no espectro do visível e em infravermelho próximo.

A missão é que utilizando as observações em infravermelho e visível seja possível compreender como o Universo evoluiu durante sua vida. Além disso, será capaz de analisar propriedades de galáxias como componentes químicas e a cinemática. A cinemática dentro da galáxia é importante para entender distribuição da matéria escura.

A primeira foto do Euclid

Euclid só ficará em pleno funcionamento em outubro desse ano, porém a ESA publicou a primeira foto registrada no período de teste. As fotos foram registradas no visível e no infravermelho.

Imagens captadas pelo telescópio Euclid em infravermelho
Imagens captadas pelo telescópio Euclid em infravermelho. No quadro maior, vemos um zoom em uma das observações. Crédito: ESA.

O que chama atenção nas fotos é que mesmo quando damos zoom, dá para ver as galáxias com detalhes. Isso é importante para criar um mapa 3D da rede cósmica do Universo e como esse mapa evolui em função do tempo.

Imagens captadas pelo telescópio Euclid no visível.
Imagens captadas pelo telescópio Euclid no visível. No quadro maior, vemos um zoom em uma das observações. Crédito: ESA.

A ideia é que ao observar como o mapa 3D evolui em função do tempo será possível estudar com mais detalhes o efeito da matéria escura e da energia escura dentro da matéria visível.