Mapa da matéria escura feito a partir de medições de lentes gravitacionais de 26 milhões de galáxias na colaboração DES. O mapa cobre cerca de 1/30 do céu e abrange vários milhares de milhões de anos-luz em dimensão. As regiões vermelhas têm mais matéria escura do que a média, as regiões azuis menos matéria escura.
Crédito: Chihway Chang, do Instituto Kavli para Física Cosmológica, da Universidade de Chicago e da colaboração DES
Imagine que planta uma única semente e, com grande precisão, consegue prever a altura exata da árvore a partir da qual ela cresce. Agora imagine que viaja para o futuro e tira fotografias que provam que estava certo.
Se pensarmos na semente como o Universo primitivo, e na árvore como o Universo de hoje em dia, temos uma ideia do que a colaboração DES (Dark Energy Survey) acabou de fazer. Numa apresentação da Divisão de Partículas e Campos da Sociedade Física Americana no Laboratório Nacional do Acelerador Fermi do Departamento de Energia dos EUA, cientistas da colaboração DES revelaram a medição mais precisa, alguma vez feita, da atual estrutura em larga escala do Universo.
Estas medições da quantidade e distribuição da matéria escura no cosmos atual foram feitas com uma precisão tal que, pela primeira vez, rivaliza com as inferências do Universo inicial pelo observatório espacial Planck da ESA. O novo resultado da DES (a árvore, na metáfora acima) está perto das "previsões" feitas a partir das medições do Planck no passado distante (a semente), permitindo com que os cientistas saibam mais sobre as formas como o Universo evoluiu ao longo de 14 mil milhões de anos.
Esta imagem de NGC 1398 foi captada com a câmara DEC. Esta galáxia está localizada no enxame da Fornalha, a cerca de 65 milhões de anos-luz da Terra. Mede 135.000 anos-luz em diâmetro, um pouco maior que a Via Láctea, e contém mais de mil milhões de estrelas.
Crédito: Dark Energy Survey
"Este resultado é mais que excitante," comenta Scott Dodelson do Fermilab, um dos principais cientistas deste resultado. "Pela primeira vez, somos capazes de ver a atual estrutura do Universo com a mesma clareza com que podemos ver a sua infância, e podemos seguir os 'fios condutores' de uma para a outra, confirmando muitas previsões ao longo do caminho."
Mais notavelmente, este resultado suporta a teoria de que 26% do Universo está sob a forma da misteriosa matéria escura e que o espaço está preenchido por uma energia escura igualmente invisível, que está a acelerar a expansão do Universo e perfaz 70%.
Paradoxalmente, é mais fácil medir a distribuição a larga escala do Universo no seu passado distante do que na atualidade. Nos primeiros 400.000 anos após o Big Bang, o Universo estava preenchido por um gás incandescente, cuja luz sobrevive ainda hoje em dia. O mapa desta radiação cósmica de fundo em micro-ondas, pelo Planck, dá-nos um instantâneo do Universo naquela época primordial. Desde então, a gravidade da matéria escura aglomerou a matéria e tornou o Universo mais "grumoso" com o passar do tempo. Mas a energia escura tem lutado contra isto, afastando a matéria. Usando o mapa do Planck como um começo, os cosmólogos podem calcular com precisão como é que esta batalha se desenvolve ao longo de 14 mil milhões de anos.
"As medições da colaboração DES, quando comparadas com o mapa do Planck, suportam a versão mais simples da teoria da matéria escura/energia escura," comenta Joe Zuntz, da Universidade de Edimburgo, que trabalhou na análise. "O momento em que nos apercebemos que a nossa medição coincidia com o resultado do Planck até 93% foi emocionante para a toda a colaboração."
O instrumento principal da DES foi a câmara DEC (Dark Energy Camera) de 570 megapixéis, uma das mais poderosas atualmente em existência, capaz de captar imagens digitais da luz de galáxias a oito mil milhões de anos-luz da Terra. A câmara foi contruída e testada no Fermilab, o laboratório principal da colaboração DES, e está acoplada ao Telescópio Blanco de 4 metros do NSF (National Science Foundation), parte do Observatório Interamericano de Cerro Tololo no Chile, uma divisão do NOAO (National Optical Astronomy Observatory). Os dados da DES são processados pelo Centro Nacional para Aplicações de Supercomputação da Universidade de Illinois em Urbana-Campaign, EUA.
Os cientistas da DES estão a usar a câmara para mapear um-oitavo do céu em detalhes sem precedentes ao longo de cinco anos. O quinto ano de observações começa neste mês de agosto. Os novos resultados, divulgados a semana passada, foram recolhidos apenas durante o primeiro ano do levantamento, que cobre 1/30 do céu.
"É incrível que a equipa tenha conseguido atingir esta precisão apenas no primeiro ano do seu levantamento," comenta Nigel Sharp, Diretor do Programa do NSF. "Agora que as suas técnicas de análise estão desenvolvidas e testadas, aguardamos com ansiosa antecipação os resultados inovadores à medida que a pesquisa continua."
Os cientistas da colaboração DES usaram dois métodos para medir a matéria escura. Primeiro, criaram mapas das posições das galáxias como se tratasse de marcos e, em segundo lugar, mediram com precisão as formas de 26 milhões de galáxias para mapear diretamente os padrões da matéria escura ao longo de milhares de milhões de anos-luz, usando uma técnica chamada lente gravitacional.
Para fazer estas medições ultraprecisas, a equipa da DES desenvolveu novos métodos de detetar pequenas distorções devidas ao efeito de lente nas imagens das galáxias, um efeito invisível ao olho humano, permitindo avanços revolucionários na compreensão desses sinais cósmicos. No processo, criaram o maior guia para avistar a matéria escura no cosmos alguma vez já desenhado. O novo mapa da matéria escura tem 10 vezes o tamanho do divulgado em 2015 pela DES e, eventualmente, será três vezes maior do que é agora.
"É um enorme esforço de equipa e o culminar de anos de trabalho focado," comenta Erin Sheldon, física do Laboratório Nacional Brookhaven do Departamento de Energia dos EUA, que codesenvolveu o novo método para detetar distorções de lente.
"A colaboração DES já forneceu algumas descobertas e medições notáveis e mal ainda começaram a vasculhar os seus dados," comenta Nigel Lockyer, Diretor do Fermilab. "Estes resultados topo-de-gama indiciam os grandes passos que a DES fará para entender a energia escura ao longo dos próximos anos
Nenhum comentário:
Postar um comentário