James Webb revela mapa mais detalhado da matéria escura

Um grupo internacional de astrônomos liderado por Diana Scognamiglio publica nesta segunda-feira (26) o mapa mais detalhado já feito da matéria escura no Universo. O trabalho, baseado em dados do telescópio espacial James Webb, mostra com clareza inédita a estrutura invisível que sustenta galáxias e aglomerados cósmicos. A pesquisa sai na revista científica Nature.

Como o Universo revela seu esqueleto invisível

Os pesquisadores concentram o estudo em uma região do céu conhecida como campo Cosmos, uma faixa minúscula para os padrões astronômicos, mas uma das mais examinadas pela ciência. Ali, o James Webb registra em detalhes o comportamento da luz emitida por galáxias distantes e permite reconstruir, indiretamente, onde está a matéria que não se vê. Essa matéria escura responde por cerca de 85% de toda a matéria existente no cosmos.

A equipe de Scognamiglio, ligada ao Jet Propulsion Laboratory, do Caltech, usa um fenômeno previsto por Albert Einstein há mais de 100 anos: a lente gravitacional. Grandes concentrações de massa, visíveis ou não, deformam o espaço em seu entorno e funcionam como uma lente que distorce o caminho da luz. No caso analisado, o efeito é sutil e recebe o nome de lente gravitacional fraca. A distorção aparece nas formas de milhares de galáxias de fundo, ligeiramente esticadas ou torcidas.

Ao medir com precisão milimétrica essas deformações, os astrônomos conseguem inferir onde a gravidade é mais intensa e, portanto, onde há mais matéria acumulada. A vantagem do James Webb está na sensibilidade de sua câmera de infravermelho, capaz de enxergar galáxias muito tênues e muito antigas. O instrumento mede as formas de cerca de 129 galáxias por minuto de arco quadrado, quase o dobro do que o Hubble consegue na mesma área de céu. Esse ganho reduz o ruído estatístico e produz um mapa mais limpo e detalhado.

O resultado é um retrato do chamado “esqueleto cósmico”: uma vasta teia de filamentos e aglomerados de matéria escura que se estende por centenas de milhões de anos-luz. Ao longo de bilhões de anos, essa estrutura guia o nascimento e a evolução das galáxias, que se formam nas regiões mais densas, como se fossem gotas de condensação em uma teia de aranha tridimensional. “Nós estamos literalmente vendo a infraestrutura invisível do Universo emergir com uma nitidez que nunca tivemos antes”, diz Scognamiglio, em nota divulgada pelo grupo.

Um salto em relação ao Hubble e à cosmologia atual

O mapa produzido com o James Webb cobre uma fração pequena do céu, mas concentra informação suficiente para testar teorias atuais sobre a evolução do Universo. Telescópios anteriores, como o próprio Hubble, já haviam mapeado a matéria escura na mesma região, porém com menor profundidade e precisão. O novo trabalho não só refina o que se conhecia como também alcança períodos em que o Universo atravessa o auge da formação de estrelas, há mais de 10 bilhões de anos.

Nessas épocas remotas, a luz das galáxias é tão esticada pela expansão do Universo que migra para o infravermelho, região em que o Hubble enfrenta limitações técnicas. O James Webb foi pensado justamente para operar nesse comprimento de onda e transforma essa desvantagem histórica em oportunidade científica. Combinando as bandas de imagem F115W e F150W, o observatório registra a distorção de cisalhamento em galáxias que, até poucos anos atrás, mal apareciam nas imagens.

A equipe compara diretamente os aglomerados de galáxias detectados pelo Hubble e pelo Webb no mesmo campo. As estruturas principais coincidem, o que fortalece a confiança nas medições anteriores. A diferença está no nível de detalhe: o Webb revela subestruturas menores, filamentos mais finos e variações de densidade que passavam despercebidas. “Nós submetemos os dados a uma bateria de testes para descartar falhas do instrumento ou do processamento. Os sinais se mantêm. Eles são reais e robustos”, afirma Scognamiglio.

Na prática, esse grau de resolução abre espaço para colocar à prova modelos de cosmologia que descrevem como a matéria escura se distribui e se aglomera ao longo do tempo. Pequenos desvios entre o mapa observado e o previsto por simulações numéricas podem indicar lacunas na compreensão atual da gravidade, da expansão acelerada do Universo ou até da própria natureza da matéria escura. Para a física de partículas, o resultado funciona como um novo tipo de laboratório, em escala cósmica, para investigar quais partículas hipotéticas poderiam compor essa matéria invisível.

Próxima fronteira: expandir o mapa e buscar respostas

O estudo marca um ponto de partida mais do que uma chegada. A metodologia aplicada ao campo Cosmos pode ser replicada em outras áreas do céu, ampliando a cartografia da matéria escura em múltiplas direções. Com campanhas adicionais, o James Webb tende a cobrir porções muito maiores do firmamento, conectando mapas locais em uma visão global da teia cósmica. Cada nova região observada adiciona estatística e ajuda a reduzir incertezas nos parâmetros fundamentais que regem o Universo.

Os autores preveem que, nos próximos anos, observatórios em operação e em construção, como o telescópio Euclid, da Agência Espacial Europeia, e o Vera Rubin Observatory, no Chile, vão trabalhar em sinergia com o James Webb. Enquanto Euclid e Rubin devem fazer levantamentos amplos do céu visível, o Webb continuará responsável pelos retratos mais profundos e detalhados em infravermelho. Essa combinação promete refinar a medição da quantidade total de matéria escura, da taxa de expansão cósmica e do papel da energia escura, hoje estimada em cerca de 70% do conteúdo energético do Universo.

Para o público leigo, a descoberta não muda o dia a dia, mas redefine o pano de fundo em que todas as demais histórias cósmicas acontecem. Galáxias, estrelas, planetas e até a vida surgem em um cenário moldado por algo que não brilha, não emite nem reflete luz, mas domina a gravidade. Ao tornar esse cenário menos abstrato e mais concreto, o novo mapa coloca uma questão que permanece em aberto: quanto tempo a ciência ainda levará para não só enxergar a matéria escura pelo seu efeito, mas identificar diretamente do que ela é feita.