Recorrendo a observações do Telescópio Espacial James Webb numa área do céu quase três vezes maior do que a da Lua cheia, os cientistas criaram o mapa cósmico mais detalhado até à data da misteriosa matéria escura, que constitui a maior parte da matéria que povoa o universo.

A matéria comum forma estrelas, planetas, pessoas e tudo o resto que conseguimos ver. No entanto, representa apenas cerca de 15% de toda a matéria existente no cosmos. O resto é matéria escura, que não emite nem reflecte luz, tornando-a invisível ao olho humano e aos telescópios.

Os cientistas inferem a sua existência com base nos efeitos gravitacionais que a matéria escura exerce em grande escala, como a velocidade de rotação das galáxias, a coesão dos enxames de galáxias e a curvatura da luz proveniente de objectos distantes ao atravessar estruturas cósmicas maciças.


O novo mapa da distribuição da matéria escura baseou-se neste fenómeno de curvatura da luz — que provoca distorções subtis na forma de aproximadamente 250 mil galáxias distantes, observadas pelo Telescópio James Webb — fruto dos efeitos gravitacionais da matéria no horizonte.

Um mapa anterior da matéria escura foi baseado em observações do Telescópio Espacial Hubble. O novo mapa, impulsionado pelas maiores capacidades do Telescópio James Webb, oferece o dobro da resolução do mapa anterior, abrange mais partes do universo e observa um período ainda mais remoto —há oito mil milhões a dez mil milhões de anos, um período crucial para a formação de galáxias.




Com quase 800.000 galáxias, esta imagem do Telescópio Espacial James Webb é sobreposta a um mapa da matéria escura (aqui a azul)

NASA/STScI/J. DePasquale/A. Pagan

“Isto permite-nos conhecer mais detalhadamente estruturas de matéria escura, detectar concentrações de massa que antes não eram visíveis e aumentar o mapeamento da matéria escura para épocas mais antigas do universo”, explica a cosmóloga observacional Diana Scognamiglio, do Laboratório de Propulsão a Jacto da NASA, na Califórnia (Estados Unidos), investigadora principal do trabalho publicado na revista Nature Astronomy.

O mapa revela, com uma clareza sem precedentes, novos detalhes da macroestrutura do universo, apelidada de teia cósmica — aglomerados de galáxias, imensos filamentos de matéria escura ao longo dos quais se distribuem galáxias e gás, bem como regiões com menor densidade de massa.

O James Webb, um telescópio de infravermelhos com cerca de seis vezes o poder de captação de luz do Hubble, foi lançado em 2021 e entrou em funcionamento em 2022.

A maturação das galáxias

“O Telescópio Espacial James Webb é como colocar um novo par de óculos para o universo”, diz Diana Scognamiglio. “Vê galáxias mais ténues e distantes com detalhes muito mais nítidos do que nunca. Isto dá-nos uma grelha muito mais densa de galáxias de fundo para trabalhar, que é exactamente o que se pretende para este tipo de estudo. Mais galáxias e imagens mais nítidas traduzem-se directamente num mapa mais preciso da matéria escura.”

O mapa cobre uma parte do céu chamada “Cosmic Evolution Survey”, localizada na direcção da constelação de Sextans. O mapa facilitará futuras investigações do universo de diversas formas, indicam os investigadores.

“Por exemplo, uma questão importante em astrofísica é a forma como as galáxias crescem e evoluem com o tempo – como é que o universo passou de uma sopa quase perfeitamente homogénea para a espectacular variedade de galáxias que vemos hoje”, questiona a cosmóloga observacional e co-autora do estudo, Jacqueline McCleary, da Universidade Northeastern, em Boston (Estados Unidos).

“Os halos de matéria escura – ‘nuvens’ autogravitantes de matéria escura – são o local de formação das galáxias, os berçários das galáxias, por assim dizer. Portanto, saber onde está a matéria escura, quanta matéria escura existe e ligá-la à população de galáxias dentro da distribuição da matéria escura impõe uma importante condicionante aos modelos de formação e evolução das galáxias”, diz Jacqueline McCleary.


O método utilizado pelos investigadores, que envolve a curvatura da luz, revelou a distribuição da matéria escura e da matéria comum.

Os investigadores afirmam que as suas observações estão em sintonia com o principal modelo cosmológico — denominado Lambda-CDM, ou matéria escura fria — que explica o início do universo com o Big Bang e a sua subsequente evolução e estrutura. O modelo descreve um universo dominado pela matéria escura e pela força cósmica invisível denominada energia escura, responsável pela sua expansão acelerada.

“Neste contexto, a matéria escura dá a base gravitacional sobre a qual se formam galáxias, grupos e enxames, criando a teia cósmica de grande escala. O nosso mapa oferece uma visão observacional muito mais precisa desta estrutura de matéria escura”, remata Diana Scognamiglio.