Cientistas revelam o mapa mais preciso de toda a matéria no Universo

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Cientistas revelam o mapa mais preciso de toda a matéria no
Universo
Telescópios de pesquisa de energia escura no Chile. (Andreass Papadopoulos) (em inglês)
Um esforço gigantesco de uma enorme equipe internacional de cientistas acaba de nos dar o mapa mais
preciso de toda a matéria no Universo obtida até hoje.
Ao combinar dados de duas pesquisas importantes, a colaboração internacional revelou onde o Universo
faz e não mantém todo o seu lixo – não apenas a matéria normal que compõe os planetas, estrelas,
poeira, buracos negros, galáxias, mas a matéria escura também: a misteriosa massa invisível gerando
mais gravidade do que a matéria normal pode explicar.
O mapa resultante, mostrando onde a matéria se reuniu ao longo da vida útil de 13,8 bilhões de anos do
Universo, será uma referência valiosa para os cientistas que procuram entender como o Universo
evoluiu.
De fato, os resultados já mostram que a matéria não é distribuída como pensávamos que era, sugerindo
que poderia haver algo faltando no atual modelo padrão de cosmologia.
De acordo com os modelos atuais, no ponto do Big Bang, toda a matéria no Universo foi condensada em
uma singularidade: um único ponto de densidade infinita e calor extremo que de repente explodiu e
expeliu quarks que rapidamente se combinaram para formar uma sopa de prótons, nêutrons e núcleos.
Os átomos de hidrogênio e hélio vieram algumas centenas de milhares de anos mais tarde; destes, todo
o Universo foi feito.
Como esses primeiros átomos se espalharam, esfriaram, se aglomeraram, se aglomeraram, formam
estrelas, rochas e poeira, é um trabalho de detetive baseado em como o Universo ao nosso redor
aparece hoje. E uma das principais pistas que usamos é onde tudo o que importa é agora – porque os
cientistas podem trabalhar para trás para descobrir como chegou lá.
https://www.eurekalert.org/multimedia/972390
https://www.sciencealert.com/black-holes
https://www.sciencealert.com/dark-matter
https://en.wikipedia.org/wiki/Lambda-CDM_model
https://www.sciencealert.com/big-bang
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Mas não podemos ver tudo. Na verdade, a maior parte da matéria no Universo – cerca de 75% – é
completamente invisível aos nossos métodos atuais de detecção.
Nós só o detectamos indiretamente, porque ele cria campos gravitacionais mais fortes do que deveria
ser apenas com base na quantidade de matéria normal. Isso se manifesta em fenômenos como galáxias
girando mais rápido do que deveriam, e um pequeno peculiar do Universo que chamamos de lente
gravitacional.
Quando algo no Universo tem massa suficiente – por exemplo, um aglomerado de milhares de galáxias
– o campo gravitacional ao seu redor se torna forte o suficiente para influenciar a curvatura do próprio
espaço-tempo.
Isso significa que qualquer luz que viaja através dessa região do espaço o faz ao longo de um caminho
curvo, resultando em luz deformada e ampliada. Essas lentes também são mais fortes do que deveriam
se estivessem sendo criadas apenas por matéria normal.
Para mapear a matéria no Universo, os pesquisadores compararam dados de lentes gravitacionais
coletados por dois levantamentos diferentes - o Dark Energy Survey, que coletou dados em
comprimentos de onda ultravioleta, visível e infravermelho próximo; e o Telescópio do Pólo Sul, que
coleta dados sobre o fundo cósmico de microondas, os fracos traços de radiação remanescentes do Big
Bang.
Mapas do céu compilados a partir de dados do Dark Energy Survey (esquerda) e do Telescópio
do Pólo Sul (direita). (Yuuki Omori) (em inglês)
Ao comparar entre esses dois conjuntos de dados tomados por dois instrumentos diferentes, os
pesquisadores podem ter muito mais certeza de seus resultados.
“Ele funciona como uma verificação cruzada, então se torna uma medida muito mais robusta do que se
você usasse apenas uma ou outra”, diz o astrofísico Chihway Chang, da Universidade de Chicago, que
foi o principal autor de um dos três artigos que descrevem o trabalho.
https://hubblesite.org/contents/articles/gravitational-lensing
https://www.darkenergysurvey.org/
https://lambda.gsfc.nasa.gov/product/spt/
https://www.sciencealert.com/cosmic-microwave-background
https://www.sciencealert.com/cosmic-microwave-background
https://www.eurekalert.org/news-releases/977893
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Os principais autores dos outros dois artigos são o físico Yuuki Omori, do Instituto Kavli de Física
Cosmológica e da Universidade de Chicago, e o cientista do telescópio Tim Abbott, do Observatório
Interamericano Cerro Tololo, do NOIRLab.
O mapa resultante, baseado em posições de galáxias, lente de galáxias e lente do fundo cósmico de
microondas, pode então ser extrapolado para inferir a distribuição da matéria no Universo.
Este mapa pode então ser comparado com modelos e simulações da evolução do Universo para ver se
a distribuição de matéria observada corresponde à teoria.
Os pesquisadores fizeram algumas comparações e descobriram que seu mapa combinava
principalmente com os modelos atuais. Mas não muito bem. Houve algumas diferenças muito pequenas
entre observação e previsão; a distribuição da matéria, descobriram os pesquisadores, é menos
irregular, mais uniformemente espaçada do que os modelos preveem.
Isso sugere que nossos modelos cosmológicos poderiam usar um ajuste.
Isso não é realmente uma surpresa – há algumas incompatibilidades entre a observação cosmológica e
a teoria que parecem sugerir que estamos perdendo um truque ou dois, em algum lugar; e as
descobertas da equipe são consistentes com o trabalho anterior – mas quanto mais precisos e
completos forem nossos dados, maior a probabilidade de resolvermos essas discrepâncias.
Há mais trabalho a ser feito; as descobertas ainda não são certas. Adicionar mais pesquisas ajudará a
refinar o mapa e validar (ou derrubar) as descobertas da equipe.
E, claro, o mapa em si ajudará outros cientistas a conduzir suas próprias investigações sobre a
misteriosa e obscura história do Universo.
A pesquisa foi publicada na Physical Review D. Os três papéis estão disponíveis no servidor de pré-
impressão arXiv e podem ser encontrados aqui, aqui e aqui.
https://kavlicosmo.uchicago.edu/people/profile/yuuki-omori/
https://noirlab.edu/science/about/scientists-at-noirlab
https://www.sciencealert.com/we-can-t-figure-out-how-fast-the-universe-is-expanding-here-s-why
https://arxiv.org/abs/2203.12439
https://arxiv.org/abs/2203.12440
https://arxiv.org/abs/2206.10824