Um subhalo de matéria escura autointeragente em colapso do núcleo é responsável pelas peculiares características de estímulo e lacuna observadas em GD-1, uma corrente estelar dentro do halo galáctico da Via Láctea, de acordo com um novo estudo liderado por astrônomos da Universidade da Califórnia, em Riverside. .
GD-1 exibe estruturas de esporão e lacunas que podem resultar de um encontro próximo com uma subestrutura densa. Crédito da imagem: Universidade da Califórnia, Riverside.
Um fluxo estelar é um grupo de estrelas movendo-se coletivamente ao longo de uma trajetória compartilhada.
Uma lacuna refere-se a uma subdensidade localizada de estrelas ao longo do fluxo, enquanto um estímulo é uma densidade excessiva de estrelas que se estende para fora do corpo principal do fluxo.
Como a matéria escura governa o movimento dos fluxos estelares, os astrônomos podem usá-los para rastrear a matéria escura invisível em uma galáxia.
O halo da Via Láctea, uma região aproximadamente esférica que rodeia a nossa Galáxia, contém matéria escura e estende-se para além da borda visível da Galáxia.
Os astrónomos descobriram que as características de estímulo e lacuna da corrente estelar GD-1 não podem ser facilmente atribuídas à influência gravitacional de aglomerados globulares conhecidos ou galáxias satélites da Via Láctea.
Estas características poderiam ser explicadas, no entanto, por um objeto perturbador desconhecido, como um subhalo.
Mas a densidade do objeto precisaria ser significativamente maior do que o previsto pelos subhalos tradicionais de matéria escura fria (MDL).
“Os subhalos CDM normalmente não possuem a densidade necessária para produzir as características distintivas observadas no fluxo GD-1”, disse o professor Hai-Bo Yu da Universidade da Califórnia, em Riverside.
“No entanto, a nossa pesquisa demonstra que um subhalo de matéria escura autointeragente (SIDM) em colapso poderia atingir a densidade necessária.”
“Tal subhalo compacto seria denso o suficiente para exercer a influência gravitacional necessária para explicar as perturbações observadas no fluxo GD-1.”
CDM, a teoria predominante da matéria escura, assume que as partículas da matéria escura não apresentam colisões.
SIDM, uma forma teórica de matéria escura, propõe que as partículas de matéria escura interajam por meio de uma nova força escura.
Em seu estudo, o professor Yu e seus colegas usaram simulações numéricas chamadas simulações de N-corpos para modelar o comportamento de um subhalo SIDM em colapso.
“As descobertas da nossa equipe oferecem uma nova explicação para as características de estímulo e lacuna observadas em GD-1, que há muito se acredita indicarem um encontro próximo com um objeto denso”, disse o professor Yu.
“No nosso cenário, o perturbador é o subhalo SIDM, que perturba as distribuições espaciais e de velocidade das estrelas no fluxo e cria as características distintivas que vemos no fluxo estelar GD-1.”
Esta descoberta também fornece informações sobre a natureza da própria matéria escura.
“Este trabalho abre um novo caminho promissor para a investigação das propriedades de auto-interação da matéria escura através de fluxos estelares”, disse o professor Yu.
“Isso marca um avanço emocionante na nossa compreensão da matéria escura e da dinâmica da Via Láctea.”
O estudar aparece no Cartas de diários astrofísicos.
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Xing Yu Zhang e outros. 2025. O Perturbador de Fluxo Estelar GD-1 como um Halo de Matéria Escura Autointeragente com núcleo colapsado. ApJL 978, L23; dois: 10.3847/2041-8213/ada02b
