A Cratera 2, localizada a aproximadamente 380.000 anos-luz da Terra, é uma das maiores galáxias satélites da Via Láctea. Extremamente fria e com estrelas de movimento lento, a Cratera 2 tem baixo brilho superficial. Como esta galáxia se originou ainda não está claro.

"Desde a sua descoberta em 2016, tem havido muitas tentativas de reproduzir as propriedades incomuns da Cratera 2, mas revelou-se um grande desafio", disse Hai-Bo Yu, professor de física e astronomia na Universidade da Califórnia, em Riverside, cuja equipa agora oferece uma explicação para a origem da Cratera 2 em um artigo intitulado " Interpretação da matéria escura auto-interativa da Cratera II" publicado no The Astrophysical Journal Letters.

Uma galáxia satélite é uma galáxia menor que orbita uma galáxia hospedeira maior. A matéria escura representa 85% da matéria do universo e pode formar uma estrutura esférica sob a influência da gravidade chamada halo de matéria escura. Invisível, o halo permeia e circunda uma galáxia como a Cratera 2. O fato da Cratera 2 ser extremamente fria indica que seu halo tem baixa densidade .

Yu explicou que a Cratera 2 evoluiu no campo de marés da Via Láctea e experimentou interações de maré com a galáxia hospedeira, semelhante à forma como os oceanos da Terra experimentam forças de maré devido à gravidade da lua. Em teoria, as interações das marés podem reduzir a densidade do halo de matéria escura.

No entanto, as últimas medições da órbita da Cratera 2 em torno da Via Láctea sugerem que a força das interações das marés é demasiado fraca para diminuir a densidade da matéria escura da galáxia satélite para ser consistente com as suas medições - se a matéria escura for composta de partículas frias e sem colisão , como esperado da teoria predominante da matéria escura fria, ou CDM.

“Outro enigma é como a Cratera 2 poderia ter um tamanho grande, já que as interações das marés reduziriam o tamanho quando a galáxia satélite evoluísse no campo de marés da Via Láctea”, disse Yu.

Yu e sua equipe invocam uma teoria diferente para explicar as propriedades e origem da Cratera 2. Chamada de matéria escura autointeragente, ou SIDM, ela pode explicar de forma convincente diversas distribuições de matéria escura. Propõe que as partículas de matéria escura interajam através de uma força escura, colidindo fortemente umas com as outras perto do centro de uma galáxia.

“Nosso trabalho mostra que o SIDM pode explicar as propriedades incomuns da Cratera 2”, disse Yu. "O mecanismo principal é que as autointerações da matéria escura termalizam o halo da Cratera 2 e produzem um núcleo de densidade rasa, ou seja, a densidade da matéria escura é achatada em raios pequenos. Em contraste, em um halo CDM, a densidade aumentaria acentuadamente em direção ao centro da galáxia."

De acordo com Yu, no SIDM, uma força relativamente pequena de interações de marés, consistente com o que pode ser esperado das medições da órbita da Cratera 2, é suficiente para diminuir a densidade de matéria escura da Cratera 2, consistente com as observações.

“É importante ressaltar que o tamanho da galáxia também se expande em um halo SIDM, o que explica o grande tamanho da Cratera 2”, disse Yu. "As partículas de matéria escura estão apenas mais fracamente ligadas a um halo SIDM com núcleo do que a um halo 'cúspide' de CDM . Nosso trabalho mostra que o SIDM é melhor que o CDM para explicar como a Cratera 2 se originou."

Yu foi acompanhado no estudo por Daneng Yang, da UCR, e Xingyu Zhang e Haipeng An, da Universidade de Tsinghua, na China.