James Webb cria mapa mais detalhado já feito da matéria escura

Uma equipe internacional liderada pela astrônoma Diana Scognamiglio publica nesta segunda-feira (26) o mapa mais detalhado já feito da matéria escura. Com dados do telescópio espacial James Webb, o estudo revela, com precisão inédita, como essa substância invisível se distribui no cosmos.

O esqueleto invisível do Universo ganha forma

O trabalho, divulgado na revista científica Nature Astronomy, se concentra em uma região do céu conhecida como campo Cosmos, uma das áreas mais observadas da história da astronomia. Ali, a gravidade de imensos aglomerados de matéria age como uma lente natural e distorce sutilmente a luz de galáxias muito distantes, um fenômeno chamado lente gravitacional fraca.

Os pesquisadores usam essas deformações minúsculas como pistas. Ao medir como a forma das galáxias de fundo se alonga ou se inclina, eles reconstroem onde a massa está concentrada ao longo da linha de visão — incluindo a parte que não brilha, não emite nem reflete luz. Essa massa invisível é a matéria escura, que responde por cerca de 85% de toda a matéria do Universo e atua como uma espécie de “esqueleto” que sustenta as grandes estruturas cósmicas.

O James Webb muda a escala desse tipo de estudo. Com sua câmera infravermelha, o telescópio consegue medir as formas de 129 galáxias por minuto de arco quadrado, quase o dobro do que o Hubble alcançava nas mesmas condições. Quanto mais galáxias entram na conta, mais limpo e preciso fica o mapa da matéria escura, porque o ruído estatístico diminui e os padrões gravitacionais se destacam.

No novo trabalho, Scognamiglio, pesquisadora do Jet Propulsion Laboratory, ligado ao Caltech, coordena a construção desses mapas de massa a partir de observações nas bandas de imagem F115W e F150W, ambas no infravermelho. O resultado é um retrato nítido da teia cósmica: filamentos alongados, aglomerados densos e vazios extensos, todos moldados sobretudo pela matéria que ninguém vê diretamente.

Por que esse mapa importa agora

A façanha não é apenas um avanço técnico. Ela muda a forma como os cientistas testam suas teorias sobre a evolução do cosmos. A mesma teia de matéria escura que aparece agora com detalhes alimenta simulações de computador há décadas. Confrontar o mapa observado com os modelos numéricos ajuda a checar se a física usada nessas simulações — da gravidade às propriedades hipotéticas das partículas de matéria escura — está correta.

O campo Cosmos já havia sido mapeado antes por telescópios como o Hubble, mas o alcance era limitado. As observações anteriores tinham dificuldade em enxergar com clareza épocas muito distantes, quando o Universo tinha apenas alguns bilhões de anos e atravessava o auge da formação de estrelas. O James Webb empurra essa fronteira para mais longe no tempo e permite seguir o rastro da matéria escura até fases cruciais da história cósmica.

Ao cobrir a mesma região com resolução superior, os astrônomos conseguem comparar, ponto a ponto, os aglomerados de galáxias detectados pelos dois observatórios. Em imagens publicadas no artigo, estruturas que surgiam difusas nos dados do Hubble aparecem recortadas com nitidez na visão do Webb. A diferença mostra por que o novo telescópio se torna, em pouco tempo, uma peça central da cosmologia observacional.

Os autores também dedicam boa parte do estudo a checar se o sinal medido é real. A equipe roda diferentes métodos de análise, simula possíveis defeitos dos instrumentos e testa cenários de processamento errado dos dados. Segundo o artigo, os padrões de distorção vistos nas galáxias resistem a essas tentativas de derrubá-los. “Os sinais detectados são robustos e confiáveis”, escrevem os pesquisadores.

Para além da comunidade acadêmica, o resultado ajuda a explicar, com números concretos, por que a matéria escura não é um detalhe esotérico. Ela domina a conta de massa do Universo, influencia o modo como as galáxias giram e se agrupam e define onde, ao longo de bilhões de anos, o gás frio se acumula para formar novas estrelas.

Impacto na cosmologia e nos próximos mapas

As implicações vão além do campo Cosmos. O método usado pela equipe de Scognamiglio funciona como um ensaio geral para levantamentos muito maiores, planejados para os próximos anos com o próprio James Webb e com futuros telescópios, espaciais e em solo. A expectativa é repetir o feito em áreas de céu dezenas ou centenas de vezes maiores, o que exigirá campanhas de observação de longo prazo e colaboração internacional extensa.

Quanto mais amplo o mapa, mais sensível ele se torna a detalhes das leis físicas que regem o Universo. Diferenças sutis na forma como a matéria escura se agrupa podem favorecer um tipo de partícula teórica em vez de outra. Variações no crescimento das estruturas ao longo do tempo ajudam a testar a natureza da energia escura, responsável pela expansão acelerada do cosmos. Esses temas hoje ocupam o centro dos debates em cosmologia.

O James Webb, lançado em 2021 com custo estimado em US$ 10 bilhões, foi projetado para estudar as primeiras galáxias, exoplanetas e a evolução das estrelas. A nova pesquisa reforça uma faceta complementar: o telescópio também se afirma como um cartógrafo de estruturas cósmicas em grande escala, capaz de rivalizar com observatórios dedicados a mapear o céu.

Para o público leigo, o avanço não muda a vida cotidiana de forma direta, mas redefine o tipo de pergunta que a ciência consegue fazer. Se hoje ainda não há consenso sobre o que exatamente é a matéria escura, o novo mapa reduz o espaço para teorias que não se ajustam aos dados. A cada nova região medida, a lista de explicações viáveis encolhe.

O que a nova cartografia pode revelar adiante

Os próximos passos passam por ampliar a amostra. A equipe pretende aplicar a mesma técnica em outros campos de céu e combinar os resultados com medições em diferentes comprimentos de onda. Ao cruzar dados do James Webb com levantamentos ópticos e de rádio, será possível seguir, em paralelo, a distribuição de matéria escura, gás e estrelas, peça por peça dessa engrenagem cósmica.

O estudo também serve de referência para missões futuras, como telescópios dedicados exclusivamente a lentes gravitacionais fracas e à energia escura. Esses projetos ganham agora um mapa padrão de comparação em uma região já bem estudada, onde novos instrumentos poderão provar sua capacidade logo nas primeiras observações.

Mesmo com a nova precisão, a pergunta essencial permanece sem resposta: do que é feita, afinal, a matéria escura que sustenta a estrutura do Universo? O mapa mais detalhado já produzido não encerra o mistério, mas estreita o cerco. A próxima década de observações dirá se as teorias atuais dão conta dessa paisagem invisível ou se será preciso reescrever trechos importantes da história cósmica.