Uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Rachel Mandelbaum, da Carnegie Mellon University, foi capaz de criar o mapa mais detalhado e extenso da distribuição tridimensional da matéria no Universo e, usando dados Hyper Suprime-Cam (HSC), aumentou significativamente o alcance do conhecimento humano sobre a energia escura. O estudo foi enviado para publicação pela Astronomical Society of Japan.
O universo moderno é uma coleção de vários locais. À medida que o universo se expandiu nos últimos 14 bilhões de anos, as galáxias e a matéria escura estão continuamente coalescendo sob a influência da gravidade, criando uma paisagem ainda mais fragmentada com aglomerados mais densos de matéria e enormes vazios.
A força da gravidade que une a matéria também afeta a forma como podemos observar objetos astronômicos. Quando a luz viaja de galáxias distantes para a Terra, a atração gravitacional de outra matéria em seu caminho, incluindo a matéria escura, desvia a luz. Como resultado, as imagens de galáxias que os telescópios nos mostram são ligeiramente distorcidas – um fenômeno chamado lentes gravitacionais fracas. Dentro dessas distorções existe uma grande quantidade de informação, um depósito de conhecimento para cientistas que buscam entender melhor a distribuição da matéria no Universo e encontrar uma definição da natureza da energia escura.
O mapa HSC, baseado em dados do telescópio japonês Subaru no Havaí, permitiu aos pesquisadores medir a distorção gravitacional em imagens de cerca de 10 milhões de galáxias.
O telescópio Subaru permitiu aos cientistas ver as galáxias novamente em tempo muito melhor do que nas observações anteriores. Por exemplo, a Pesquisa de Energia Escura da Missão de Observação permitiu que uma área muito maior do céu fosse analisada com um nível de precisão semelhante ao do HSC, mas cobriu apenas o universo próximo. Embora o HSC tenha um alcance mais estreito, sua visão é mais detalhada, permitindo aos pesquisadores ver galáxias mais fracas e um mapa mais claro da distribuição da matéria escura.
A equipe de pesquisa comparou seu mapa com as flutuações fornecidas pelas observações de satélite da agência espacial Planck desde os primeiros dias do universo. As medições HSC foram ligeiramente piores, mas ainda estatisticamente consistentes com as observações de Planck. O fato de que HSC e outros estudos de lentes frouxas estão encontrando resultados inferiores aos de Planck levanta na comunidade científica a incômoda questão de se a energia escura realmente se comporta como a constante cosmológica de Einstein.
“Nosso mapa nos dá uma ideia melhor de quanta energia escura existe e nos diz um pouco mais sobre suas propriedades e como acelera a expansão do universo”, disse Mandelbaum. 'HSC é um ótimo complemento para outras observações. Combinar os dados do projeto será uma ferramenta poderosa e nos permitirá descobrir muito mais sobre a natureza da matéria escura e da energia escura. '
Medir a distorção causada por lentes gravitacionais fracas não é uma tarefa fácil. O efeito é muito pequeno, e distorções nas formas galácticas também podem ser causadas pela atmosfera, telescópio e detector. Para obter resultados precisos, os pesquisadores precisam saber que estão apenas medindo os efeitos de lentes fracas.
Mandelbaum, professor associado de física e membro do McWilliams Center for Cosmology da Carnegie Mellon, é um especialista em controlar essas distorções externas. Ela e sua equipe criaram simulações detalhadas dos dados do levantamento HSC a partir de imagens do Telescópio Espacial Hubble. Com esses modelos, eles foram capazes de aplicar correções de forma à galáxia para remover distorções de forma causadas por outros efeitos além da lente.
O resultado apresentado é fruto de trabalho desde o início da missão. Se o estudo do HSC coletar dados ao longo de cinco anos, fornecerá ainda mais informações sobre o comportamento da energia escura, além de fornecer novos dados sobre a evolução das galáxias e aglomerados massivos de galáxias no espaço sideral, permitirá o estudo de objetos como supernovas, para estudar com mais detalhes nossa própria galáxia, a Láctea Caminho.
