Dark Energy Survey revela um Universo só um pouco menos aglomerado do que o previsto

Estudo mais preciso da composição e crescimento do Universo até ao momento conta com participação de investigador do IA Ciências ULisboa

Simulação de larga escala do Universo

A distribuição da matéria escura é representada a azul e a distribuição de gás a laranja. Esta simulação representa o estado atual do Universo e está centrada num aglomerado de galáxias massivo, cobrindo uma distância de cerca de 300 milhões anos-luz

Colaboração Illustris - Pormenor da simulação de larga escala do Universo

A energia escura é uma misteriosa força que se opõe à atração gravitacional, e que provoca a expansão acelerada do Universo. A energia escura corresponderá a pelo menos 70% de tudo o que compõe o Universo. A descoberta desta aceleração cósmica, em 1998, foi premiada em 2011 com o Prémio Nobel da Física.

Andrew Liddle, investigador do Departamento de Física da Ciências ULisboa e do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, integra a colaboração internacional Dark Energy Survey (DES), que catalogou quase um oitavo de todo o céu, ao longo de seis anos, com o intuito de revelar a natureza da energia escura, responsável pela expansão acelerada do Universo. Neste grande projeto, que conta com mais de 400 investigadores, Andrew Liddle contribuiu ao nível da análise teórica e da interpretação dos resultados.

Os resultados recém-anunciados, baseados nos dados dos três primeiros anos, descrevem a distribuição a três dimensões da matéria comum e da matéria escura no Universo, até uma distância de mais de sete mil milhões de anos-luz, sendo assim o estudo mais preciso da composição e crescimento do Universo até ao momento.

“Os principais resultados foram obtidos através da combinação das medições dos aglomeramentos de galáxias com o efeito das lentes gravitacionais. Neste efeito, a gravidade das galáxias mais próximas desvia o percurso da luz de objetos mais distantes, criando uma distorção que é mensurável”, esclarece Andrew Liddle.

Apenas cerca de cinco por cento do Universo é composto pela matéria dita “normal”. Um quarto do conteúdo do Universo é feito de matéria escura, traída, por exemplo, pelas lentes gravitacionais e cuja influência gravitacional mantém as galáxias coesas. Os restantes 70 por cento são constituídos por energia escura, que os cosmólogos assumem como a impulsionadora da expansão acelerada do Universo. A matéria escura e a energia escura permanecem invisíveis e de natureza desconhecida, algo que o rastreio DES procura clarificar estudando como a competição entre elas influencia a evolução da estrutura em larga escala do Universo.

Para testar o modelo cosmológico padrão atual, os cientistas do DES compararam os seus resultados com as medições de radiação cósmica de fundo em microondas obtidas pelo satélite Planck, da Agência Espacial Europeia (ESA). Estas medições fornecem uma visão precisa do Universo pouco após o Big Bang, há 13 mil milhões de anos. O modelo cosmológico padrão prevê como a matéria escura deverá ter evoluído até ao presente, pelo que, se as observações publicadas pelo rastreio DES não corresponderem a essa previsão, há possivelmente um aspeto desconhecido no Universo, que merece investigação futura.

“Os resultados mostraram ser compatíveis com o modelo cosmológico atual, que assume matéria escura fria e uma constante cosmológica, e mostraram também uma maior coerência com as medições da radiação cósmica de fundo em microondas do que a alcançada em estudos anteriores.”
Andrew Liddle

O legado do DES não se limita aos seus resultados. Para levar a cabo o projeto, foi necessário melhorar as técnicas de análise de dados, tendo em conta o imenso volume envolvido; criar uma das melhores câmaras digitais do mundo, a Câmara de Energia Escura (DECam), construída e testada pelo Fermilab; e melhorar significativamente o método de calibração das distribuições de redshifts – o desvio para o vermelho nos comprimentos de onda da luz de uma galáxia devido à expansão do Universo, e que está relacionado com a sua distância. “O DES é considerado um rastreio de nível III, abrindo o caminho para futuras missões espaciais como o Euclid, peça-chave no programa português para o futuro da investigação em cosmologia”, conclui Andrew Liddle.

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