PESQUISA MAPEIA MATÉRIA ESCURA NO UNIVERSO

hypersuprime
Os levantamentos de lentes fracas, como o HSC, preferem um universo um pouco menos fragmentado (à esquerda) do que o previsto por Planck (à direita). As imagens mostram a diferença leve, mas perceptível, como esperado de grandes simulações de computador. Crédito: Hyper Suprime-Cam Survey

Um grupo internacional de pesquisadores, incluindo Rachel Mandelbaum, da Carnegie Mellon University, lançou o mapa mais amplo da distribuição tridimensional da matéria no universo já feito e aumentou a precisão das restrições para a energia escura com a pesquisa Hyper Suprime-Cam. (HSC)

O universo atual é um lugar bastante irregular. À medida que o universo se expandiu nos últimos 14 bilhões de anos, as galáxias e a matéria escura foram cada vez mais atraídas pela gravidade, criando uma paisagem irregular com grandes agregados de matéria separados por vazios onde há pouca ou nenhuma importância.

A gravidade que une a matéria também afeta a maneira como observamos os objetos astronômicos. À medida que a luz viaja de galáxias distantes em direção à Terra, a atração gravitacional da outra matéria em seu caminho, incluindo a matéria escura, dobra a luz. Como resultado, as imagens de galáxias que os telescópios veem são levemente distorcidas, um fenômeno chamado lente gravitacional fraca. Dentro dessas distorções há uma grande quantidade de informação que os pesquisadores podem extrair para entender melhor a distribuição da matéria no universo e fornece pistas sobre a natureza da energia escura.

O mapa HSC, criado a partir de dados coletados pelo telescópio Subaru do Japão, localizado no Havaí, permitiu aos pesquisadores medir a distorção gravitacional em imagens de cerca de 10 milhões de galáxias.

Hyper Suprime-Cam Survey revela mapa detalhado da matéria escura do universo
Painel esquerdo: O mapa tridimensional da matéria escura do universo inferido de uma das seis áreas de observação da HSC é mostrado em segundo plano com vários tons de azul (áreas mais claras têm mais matéria escura). O mapa foi inferido a partir das distorções de formas de galáxias nos dados do HSC que são indicados por bastões brancos. Os comprimentos do bastão representam a quantidade de distorção e o ângulo do bastão corresponde à direção da distorção. Painel da direita: As medições são ativadas pela luz de galáxias distantes que viajam pelo universo e são desviadas pela matéria em diferentes épocas do universo, antes de chegar ao telescópio Subaru. Crédito: projeto HSC / UTokyo

O telescópio Subaru permitiu que eles vissem as galáxias mais para trás no tempo do que em outras pesquisas semelhantes. Por exemplo, o Dark Energy Survey analisa uma área muito maior do céu em um nível de precisão similar ao HSC, mas apenas analisa o universo próximo. HSC tem uma visão mais estreita, mas mais profunda, que permitiu aos pesquisadores ver galáxias mais fracas e fazer um mapa mais nítido da distribuição de matéria escura.

A equipe de pesquisa comparou seu mapa com as flutuações previstas pelas observações do satélite Planck da Agência Espacial Européia sobre a radiação cósmica de fundo de microondas – a radiação dos primeiros dias do universo. As medidas de HSC foram ligeiramente inferiores, mas ainda estatisticamente consistentes com as de Planck. O fato de o HSC e outros levantamentos de lentes fracos encontrarem resultados um pouco mais baixos do que Planck levanta a questão tentadora de se a energia escura realmente se comporta como a constante cosmológica de Einstein.

Hyper Suprime-Cam Survey revela mapa detalhado da matéria escura do universo
As restrições cosmológicas sobre a aglomeração do Universo hoje (S8) previram o uso de observações em diferentes momentos do Universo. A medição HSC do clumpiness do Universo é mostrada com o símbolo vermelho e estão entre as medições mais distantes usando lente gravitacional fraca. Estes devem ser comparados com os resultados de Planck obtidos a partir de observações do fundo de microondas cósmica no Universo muito inicial e outras experiências contemporâneas de lentes fracas KiDS e DES. Crédito: projeto HSC / UTokyo

“Nosso mapa nos dá uma imagem melhor de quanta energia escura existe e nos diz um pouco mais sobre suas propriedades e como está acelerando a expansão do universo“, disse Mandelbaum. “O HSC é um ótimo complemento para outras pesquisas. A combinação de dados entre os projetos será uma ferramenta poderosa à medida que tentamos descobrir mais e mais sobre a natureza da matéria escura e da energia escura”.

Medir as distorções causadas por lentes gravitacionais fracas não é fácil. O efeito é bem pequeno e as distorções nas formas da galáxia também podem ser causadas pela atmosfera, pelo telescópio e pelo detector. Para obter resultados precisos, os pesquisadores precisam saber que estão apenas medindo os efeitos das lentes fracas.

 

Mandelbaum, professor associado de física e membro do Centro McWilliams de Cosmologia da Carnegie Mellon, é especialista em controlar essas distorções externas. Ela e sua equipe criaram uma simulação de imagem detalhada dos dados de pesquisa do HSC baseados em imagens do Telescópio Espacial Hubble. A partir dessas simulações, eles puderam aplicar correções às formas de galáxias para remover as distorções de forma causadas por outros efeitos que não as lentes.

Hyper Suprime-Cam Survey revela mapa detalhado da matéria escura do universo
Os levantamentos de lentes frágeis, como o HSC, preferem um universo um pouco menos fragmentado do que o previsto por Planck. As imagens passaram a existir, mas perceptível, como esperado de grandes simulações de computador. Essa diferença é uma flutuação estatística? The tasks are all the world continue a coletar mais e mais dados para responder a essa pergunta. Crédito: UTokyo

Esses resultados vêm do primeiro ano de dados da pesquisa do HSC. Ao todo, o HSC pesquisa irá recolher cinco anos de dados que trará ainda mais informações sobre o comportamento da energia escura e trabalham para outros objetivos, como o estudo da evolução de galáxias e aglomerados massivos de galáxias ao longo do tempo cósmico, medir objetos variáveis no tempo como supernovas, e até mesmo estudando nossa galáxia Via Láctea.

A pesquisa será enviada para o servidor de pré-impressão do arxiv.org e será submetida à publicação da Sociedade Astronômica do Japão.

Fonte: https://phys.org/news/2018-09-hyper-suprime-cam-survey-dark-universe.html

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