James Webb revela mapa mais detalhado já feito da matéria escura

Cientistas liderados por Diana Scognamiglio, do JPL/Caltech, divulgam nesta segunda-feira (26) o mapa mais detalhado já feito da matéria escura no Universo. O trabalho, publicado na revista Nature Astronomy, usa o Telescópio Espacial James Webb para revelar, com precisão inédita, a estrutura invisível que sustenta galáxias e aglomerados cósmicos.

O esqueleto oculto do Universo ganha forma

A nova cartografia cósmica se concentra em uma região célebre do céu, o campo Cosmos, uma área minuciosamente observada por telescópios há quase duas décadas. Dessa vez, porém, o olhar do James Webb muda o patamar da observação: o mapa mostra como a matéria escura se distribui e forma um verdadeiro “esqueleto invisível” que orienta a formação de galáxias ao longo de bilhões de anos.

A matéria escura responde por cerca de 85% de toda a matéria do Universo, mas não emite nem reflete luz. Ela não aparece em imagens comuns, não brilha e não absorve radiação de forma detectável. O que a torna visível aos cientistas é a gravidade. Ao puxar estrelas, galáxias e até a luz, essa substância desconhecida denuncia sua presença e desenha, indiretamente, o mapa que o novo estudo apresenta.

O trabalho, liderado por Scognamiglio no Jet Propulsion Laboratory da Nasa, se apoia na técnica de lentes gravitacionais fracas. Grandes concentrações de massa, visíveis ou não, distorcem de maneira sutil a luz de galáxias muito distantes. Ao medir essas pequenas deformações, pesquisadores conseguem inferir onde a matéria está concentrada, inclusive a porção que permanece invisível. O James Webb permite fazer esse tipo de medição com precisão que nenhum outro telescópio espacial havia alcançado.

Com sua câmera de infravermelho, o Webb mede as formas de 129 galáxias por minuto de arco quadrado no campo analisado. É quase o dobro da capacidade do Hubble na mesma região, o que reduz o ruído estatístico e entrega um mapa muito mais limpo. Cada distorção somada compõe um retrato coletivo da matéria escura espalhada pelo espaço, como se o telescópio revelasse a marca de um vidro imperceptivelmente ondulado por onde a luz passa.

James Webb supera Hubble e avança no tempo cósmico

O ganho de resolução não é apenas técnico. Ele permite enxergar mais longe no tempo. O novo mapa atinge períodos em que o Universo atravessa o auge da formação de estrelas, há bilhões de anos. Telescópios anteriores, como o Hubble, tinham dificuldade em observar essas épocas com clareza, especialmente em comprimentos de onda do infravermelho, onde o James Webb é mais sensível.

As imagens combinam dados de duas bandas de infravermelho, F115W e F150W, escolhidas justamente para capturar galáxias muito distantes e, portanto, muito antigas. Cada ponto analisado guarda a luz de um passado remoto, distorcida pela gravidade acumulada ao longo do caminho. Ao reorganizar essas distorções, os cientistas constroem um mapa de massa que revela filamentos, nós e aglomerados gigantescos de matéria escura, conectando galáxias como se fossem contas presas a um fio invisível.

O campo Cosmos funciona, há anos, como um laboratório natural para testar teorias de formação de estruturas cósmicas. A comparação entre o que o Hubble registrou e o que o James Webb agora mostra deixa clara a mudança de escala. Aglomerados de galáxias que surgiam de forma difusa em mapas anteriores aparecem mais nítidos e extensos. Regiões que pareciam vazias ganham textura, sugerindo que a teia de matéria escura é ainda mais complexa do que se supunha.

Os autores submetem o resultado a uma bateria de testes para afastar suspeitas de falhas nos instrumentos ou no processamento de dados. Distorsões espúrias, artefatos de detector e erros sistemáticos são avaliados e descartados. Segundo o artigo, os sinais de lente gravitacional fraca detectados pelo Webb no campo Cosmos são “robustos e consistentes” com o que se espera de um Universo dominado pela matéria escura.

O estudo não resolve o mistério fundamental sobre o que é a matéria escura, mas muda o grau de detalhe com que sua ação é observada. A partir desse mapa, modelos cosmológicos ganham um novo conjunto de restrições. Simulações de formação de galáxias precisam se ajustar a estruturas concretas, medidas em céu real, e não apenas a previsões estatísticas.

Impacto na cosmologia e próximos passos do James Webb

O impacto imediato recai sobre a cosmologia de precisão, área que tenta descrever a história do Universo com base em números cada vez mais rigorosos. A distribuição da matéria escura, sua capacidade de atrair galáxias e a forma como molda aglomerados são peças centrais nessa equação. Um mapa mais detalhado permite testar com mais força teorias concorrentes, desde o modelo padrão da cosmologia até hipóteses alternativas de gravidade.

O avanço também atinge a astrofísica de galáxias. Ao sobrepor o mapa de matéria escura às regiões de intensa formação estelar, os cientistas começam a ver como o “esqueleto invisível” orienta onde e quando as estrelas nascem. Estruturas mapeadas pelo Webb atravessam fases críticas da história cósmica, quando o ritmo de formação estelar atinge o pico. A relação entre esses filamentos escuros e a evolução de galáxias como a Via Láctea deve ganhar novos contornos à medida que outros campos do céu sejam observados.

O trabalho liderado por Scognamiglio funciona como prova de conceito. Se o James Webb consegue produzir, em uma única região como o campo Cosmos, um mapa tão detalhado, campanhas futuras podem replicar a estratégia em outras áreas do céu. Projetos já em discussão no meio acadêmico falam em mosaicos ainda maiores, capazes de cobrir frações significativas da abóbada celeste e comparar diferentes ambientes cósmicos.

Esses levantamentos podem ajudar a esclarecer por que algumas regiões do Universo concentram superaglomerados de galáxias, enquanto outras permanecem quase vazias. A mesma técnica de lentes gravitacionais fracas, estendida para mais campos, pode ainda contribuir para resolver tensões atuais na cosmologia, como discrepâncias na medição da taxa de expansão do Universo.

O novo mapa da matéria escura não oferece respostas definitivas, mas inaugura uma fase em que a estrutura invisível do cosmos deixa de ser apenas um conceito abstrato. A teia que sustenta galáxias, aglomerados e superestruturas começa a ser desenhada com contornos nítidos. As próximas observações com o James Webb dirão se esse primeiro retrato é apenas um esboço ou o começo de um atlas completo do lado oculto do Universo.