Usando o Telescópio Espacial James Webb, os astrónomos construíram um mapa detalhado da matéria escura, mostrando a densidade desta matéria misteriosa num campo de visão que abrange cerca de 800.000 galáxias.
Matéria escura é tão intrigante para os cientistas porque não interage com a radiação eletromagnética, ou simplesmente com a luz, e é, portanto, efetivamente invisível para nós. Isto diz aos pesquisadores que a matéria escura não é apenas matéria comum difícil de ver, composta de prótons, nêutrons e elétrons, que são partículas que interagem com a luz. Conseqüentemente, a busca por partículas que possam constituir a matéria escura tem sido complicada. Para tornar as coisas ainda mais complexas, estas partículas parecem superar as partículas que compõem a matéria comum no cosmos numa proporção de cinco para um.
Felizmente, a matéria escura faz interagem com a gravidade, influenciando assim a própria estrutura do espaço e do tempo. E a curvatura do espaço causada por grandes concentrações de matéria escura – como os halos de matéria escura que envolvem galáxias e aglomerados galácticos – pode influenciar a passagem da luz num processo chamado lente gravitacional previsto pela primeira vez por Albert Einstein em 1915. Foi através de sua influência gravitacional que os astrônomos foram capazes de usar o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para construir isso novo mapa da matéria escura.
A área do céu analisada com esta investigação tem cerca de 2,5 vezes o tamanho da Lua cheia (vista do nosso ponto de vista na Terra) e está localizada na constelação de Sextans. O JWST estudou esta região durante cerca de 255 horas com o seu instrumento Near-Infrared Camera (NIRCam) como parte do Cosmic Evolution Survey (COSMOS).
O COSMOS é conduzido por cerca de 15 telescópios diferentes, incluindo o irmão de confiança do JWST, o Telescópio Espacial Hubble. Todos esses olhos do universo estudam repetidamente uma seção maior do céu, equivalente a cerca de 10 luas cheias. Esta repetição com instrumentos que vêem o cosmos de diferentes maneiras permite aos cientistas investigar como as galáxias crescem, com os dados do Hubble e do JWST ajudando a desvendar o papel que a matéria escura desempenha em coisas como a evolução galáctica. Além disso, o Hubble observou a mesma região envolvida no novo estudo em 2007, e a secção tem sido investigada desde então por muitos outros telescópios terrestres de forma independente. Mas a imensa sensibilidade do JWST ajudou os cientistas a produzir um mapa com cerca de 10 vezes mais galáxias do que as produzidas pelos telescópios terrestres e o dobro das vistas no mapa do Hubble.
Usando estas observações do JWST, a equipe inferiu a distribuição da matéria escura usando “lentes gravitacionais fracas” em particular, que é a distorção sutil da luz de milhares de galáxias de fundo causada à medida que ela passa pelo espaço distorcido causada por concentrações de matéria escura.
Além disso, observar a região com outro instrumento principal do JWST, o Mid-Infrared Instrument (MIRI), permitiu aos investigadores medir melhor as distâncias às galáxias nesta secção do céu.
O novo mapa da matéria escura é apenas mais um exemplo de como o JWST está a revolucionar a nossa visão do espaço, tanto próximo como distante, ao mesmo tempo que redefine a nossa compreensão dos corpos familiares, bem como dos aspectos mais misteriosos do cosmos.
