O que a luz não mostra diretamente

A matéria visível — estrelas, planetas, nuvens de gás e poeira — representa apenas uma fração reduzida do universo observável. A maior parte da massa cósmica é composta por matéria escura, uma substância que não emite, reflete nem absorve radiação eletromagnética, mas cuja gravidade atua como a espinha dorsal invisível de todas as grandes estruturas conhecidas.

O registro capturado pelo Telescópio Espacial James Webb reúne dados de quase 800 mil galáxias para traçar um mapa da distribuição dessa matéria em uma escala de profundidade inédita.

Registro em infravermelho de alta resolução obtido pelos instrumentos NIRCam e MIRI da NASA.

A técnica da lente gravitacional fraca

Como não é possível fotografar matéria escura diretamente, os astrofísicos recorrem a uma previsão fundamental da relatividade geral de Albert Einstein: corpos de grande massa curvam o próprio tecido do espaço-tempo ao seu redor.

Quando a luz emitida por galáxias situadas a bilhões de anos-luz passa por regiões densas de matéria escura a caminho da Terra, sua trajetória é levemente defletida. Essa distorção, chamada de lente gravitacional fraca, alonga de forma sutil o formato aparente dessas galáxias distantes. Ao medir estatisticamente essas deformações em centenas de milhares de galáxias, computadores conseguem reconstruir a massa invisível que causou a alteração.

Elemento CósmicoMétodo de DetecçãoFunção na Evolução do Universo
Matéria Bariônica (Estrelas e Gás)Emissão direta de luz e infravermelhoFormação de sistemas solares e elementos pesados
Matéria Escura Fria (CDM)Efeito gravitacional em objetos de fundoAglutinação primordial das primeiras galáxias
Energia EscuraAceleração da expansão do espaçoExpansão cósmica em escala macroscópica

Por que essa medição importa

As medições do James Webb refinam os modelos cosmológicos que tentam explicar como as primeiras estruturas do universo se formaram logo após o Big Bang. Conflitos recentes entre taxas de expansão teóricas e empíricas (a chamada tensão de Hubble) exigem mapas de matéria cada vez mais precisos para determinar se a física conhecida precisa de revisões fundamentais.

Os dados brutos e catálogos astronômicos da missão são disponibilizados abertamente para a comunidade científica através do arquivo MAST da NASA.