Por milênios, os humanos foram fascinados pelos mistérios do cosmos. Desde civilizações antigas como os babilônios, gregos e egípcios até os astrônomos modernos, o fascínio do céu estrelado inspirou inúmeras buscas para desvendar os segredos do universo.
A pesquisa da colaboração do Atacama Cosmology Telescope culminou em um novo mapa inovador de matéria escura distribuída por um quarto de todo o céu, alcançando as profundezas do cosmos. As descobertas fornecem suporte adicional à teoria da relatividade geral de Einstein, que tem sido a base do modelo padrão da cosmologia por mais de um século, e oferece novos métodos para desmistificar a matéria escura. Crédito da imagem: Lucy Reading-Ikkanda/Fundação Simons
Embora os modelos que explicam o cosmos existam há séculos, o campo da cosmologia, no qual os cientistas empregam métodos quantitativos para obter insights sobre a evolução e a estrutura do universo, é relativamente incipiente. Sua fundação foi estabelecida no início do século 20 com o desenvolvimento da teoria da relatividade geral de Albert Einstein, que agora serve como base para o modelo padrão da cosmologia.
Agora, um conjunto de trabalhos submetidos à The Astrophysical Journal por pesquisadores do Telescópio Cosmológico Atacama A colaboração (ACT) revelou uma nova imagem inovadora que mostra o mapa mais detalhado da matéria distribuída por um quarto de todo o céu, alcançando as profundezas do cosmos. Ele confirma a teoria de Einstein sobre como as estruturas massivas crescem e dobram a luz, com um teste que abrange toda a idade do universo.
“Fizemos um novo mapa de massa usando distorções de luz que sobraram do Big Bang”, diz Mathew Madhavacheril, autor principal de um dos artigos e professor assistente no Departamento de Física e Astronomia at a Universidade da Pensilvânia. “Surpreendentemente, ele fornece medições que mostram que tanto a 'protuberância' do universo quanto a taxa de crescimento após 14 bilhões de anos de evolução são exatamente o que você esperaria de nosso modelo padrão de cosmologia baseado na teoria da gravidade de Einstein. .”
Os autores observam que a qualidade granulosa é atribuída à distribuição desigual da matéria escura em todo o universo e que seu crescimento permaneceu consistente com as previsões anteriores. E, apesar de constituir 85% do universo e influenciar sua evolução, a matéria escura tem sido difícil de detectar porque não interage com a luz ou outras formas de radiação eletromagnética. Tanto quanto sabemos, a matéria escura só interage com a gravidade.
Financiado pela National Science Foundation, o ACT foi construído pela Penn and Princeton University e iniciou observações para rastrear a indescritível matéria escura em 2007. Os mais de 160 colaboradores que construíram e coletaram dados do ACT, que está situado no alto Chile Andes, observe a luz que emana após o início da formação do universo, o Big Bang – quando o universo tinha apenas 380,000 anos de idade. Os cosmólogos costumam se referir a essa luz difusa que preenche todo o nosso universo como a “imagem do bebê do universo”, mas formalmente é conhecida como radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB).
A equipe rastreia como a atração gravitacional de estruturas grandes e pesadas, incluindo a matéria escura, distorce o CMB em sua jornada de 14 bilhões de anos até nós, como uma lupa curva a luz ao passar por suas lentes.
“Quando propusemos este experimento em 2003, não tínhamos ideia de toda a extensão de informação que poderia ser extraída de nosso telescópio”, diz Mark Devlin, o Reese Flower Professor of Astronomy na Penn e o vice-diretor do ACT. “Devemos isso à inteligência dos teóricos, às muitas pessoas que construíram novos instrumentos para tornar nosso telescópio mais sensível e às novas técnicas de análise que nossa equipe criou com."
Pesquisadores da Penn Gary Bernstein e Bhuvnesh Jain lideraram pesquisas mapeando a matéria escura usando luz visível emitida por galáxias relativamente próximas, em oposição à luz do CMB. “Curiosamente, descobrimos que a matéria é um pouco menos irregular do que a teoria mais simples prevê”, diz Jain “No entanto, o belo trabalho de Mark e Mathew no CMB concorda perfeitamente com a teoria.”
Crédito da imagem: Lucy Reading-Ikkanda/Fundação Simons
“Os impressionantes mapas de matéria escura do ACT restringem severamente os tempos e lugares onde a teoria mais simples pode estar dando errado”, diz Bernstein. “Uma especulação é que uma nova característica da gravidade ou energia escura está aparecendo apenas nos últimos bilhões de anos, após a era que o ACT está medindo”.
O ACT, que operou por 15 anos, foi desativado em setembro de 2022. No entanto, espera-se que mais artigos apresentando resultados do conjunto final de observações sejam enviados em breve, e o Observatório Simons realizará observações futuras no mesmo local, com um novo telescópio programado para começar a operar em 2024. Este novo instrumento será capaz de mapear o céu quase 10 vezes mais rápido que o ACT.
Fonte: Universidade da Pensilvânia
