Pesquisa se seis anos observou mais de meio bilhão de galáxias. Diferença entre observações e modelos teóricos foi mais evidente.

Cientistas acabam de conseguir a visão mais clara que já tiveram da expansão do universo e da energia escura, a força misteriosa que impulsiona a aceleração dessa expansão. Isso é resultado da análise de dados coletados por seis anos pela Dark Energy Camera (DECam), instalada no telescópio Víctor M. Blanco, da Fundação Nacional de Ciência dos EUA.

Os dados foram colhidos em 758 noites de observações de um oitavo do céu, realizadas pela Colaboração Dark Energy Survey (DES) entre 2013 e 2019. A DECam tem 570 megapixels, e o telescópio tem de 4 metros. Foram registradas informações de 669 milhões de galáxias a bilhões de anos-luz .

A pesquisa foi submetida à revista Physical Review e está disponível no arXiv.

“Esses resultados do DES lançam nova luz sobre nossa compreensão do universo e sua expansão”, disse Regina Rameika, Diretora Associada do Gabinete de Física de Altas Energias do Departamento de Energia dos EUA, em um comunicado . “Eles demonstram como o investimento a longo prazo em pesquisa e a combinação de múltiplos tipos de análise podem fornecer informações sobre alguns dos maiores mistérios do universo.”

Energia escura Os primeiros indícios de energia escura foram descobertos em 1998, quando duas equipes de astrônomos observaram supernovas distantes e concluíram, quanto mais distantes, mais rápido se afastavam da Terra. Isso confirmou que o universo está em expansão, como Edwin Hubble havia sugerido, e que essa expansão está se acelerando. Essa segunda parte foi a grande descoberta da época.

Energia escura é o nome provisório dado ao que impulsiona essa aceleração. Desde a descoberta, cientistas determinaram que ela representa cerca de 68% do total de energia e matéria do cosmos. Também descobriram que a energia escura nem sempre dominou o universo: seu efeito só superou a força da gravidade em grandes escalas entre 3 e 7 bilhões de anos atrás.

A nova análise considerou quatro fenômenos para estudar a estrutura e a expansão do universo:

  • Supernovas do tipo Ia, o mesmo tipo usado para descobrir a energia escura;
  • Lentes gravitacionais fracas, que ocorrem quando a luz de uma fonte de fundo passa por um objeto de grande massa e é curvada;
  • Agrupamentos de galáxias;
  • Oscilações acústicas bariônicas, flutuações de densidade no universo primordial causadas por ondas de pressão congeladas no espaço cerca de 380.000 anos após o Big Bang.

“É uma sensação incrível ver esses resultados com base em todos os dados e com todas as quatro sondas que o DES havia planejado”, disse Yuanyuan Zhang, membro da DES e pesquisador do NOIRLab. “Isso era algo que eu só ousaria sonhar quando o DES começou a coletar dados e agora o sonho se tornou realidade.”

Discrepância Utilizando os dados da DECam e as técnicas descritas acima, a equipe do DES reconstruiu a distribuição da matéria ao longo dos últimos 6 bilhões de anos. Os cientistas compararam esses resultados com dois dos modelos predominantes do universo: o modelo padrão da cosmologia, chamado Lambda de Matéria Escura Fria (λCDM), no qual a energia escura é estável ao longo do tempo, e o modelo estendido (ωCDM), no qual a energia escura pode evoluir ao longo do tempo.

Os resultados da simulação de eventos discretos se conformaram bem a ambos os modelos. Mas há um parâmetro discrepante: a forma como a matéria no universo moderno se agrupa com base em medições do universo primordial. Essas descobertas não apenas confirmaram que as galáxias modernas não se agrupam como previsto pelos modelos, mas a diferença entre as observações e a teoria tornou-se ainda mais evidente.

O próximo passo para o DES será combinar os dados da DECam com observações de cerca de 20 bilhões de galáxias do recém-concluído Observatório Vera C. Rubin, quando ele iniciar sua pesquisa Legacy Survey of Space and Time (LSST), com duração de dez anos .

“O DES foi transformador e o Observatório Vera C. Rubin nos levará ainda mais longe”, disse Chris Davis, diretor de programa da Fundação Nacional de Ciência. “O levantamento sem precedentes do céu austral realizado pelo Rubin possibilitará novos testes de gravidade e lançará luz sobre a energia escura.”