Astrônomos que usam o Instrumento espectroscópico de energia escura (DESI), um instrumento de última geração montado no telescópio Nicholas U. Mayall de 4 m da NSF no Observatório Nacional de Kitt Peak, mapeou como quase 6 milhões de galáxias se aglomeram ao longo de 11 bilhões de anos de história cósmica. Seus resultados fornecem um dos testes mais rigorosos da teoria geral da relatividade de Albert Einstein.
Esta impressão artística mostra a evolução do Universo começando com o Big Bang à esquerda, seguido pelo aparecimento da Microondas Cósmica de Fundo. A formação das primeiras estrelas encerra a idade das trevas cósmica, seguida pela formação de galáxias. Crédito da imagem: M. Weiss/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
“A relatividade geral foi muito bem testada à escala dos sistemas solares, mas também precisávamos testar se a nossa suposição funciona em escalas muito maiores”, disse a Dra. Pauline Zarrouk, cosmóloga do CNRS e do Laboratório de Energia Nuclear e de Alta Energia. Física.
“Estudar a taxa de formação das galáxias permite-nos testar diretamente as nossas teorias e, até agora, estamos nos alinhando com o que a relatividade geral prevê em escalas cosmológicas.”
Em seu novo estudo, Zarrouk e colegas descobriram que a gravidade se comporta conforme previsto pela teoria geral da relatividade de Einstein.
O resultado valida o nosso modelo principal do Universo e limita possíveis teorias de gravidade modificada, que foram propostas como formas alternativas de explicar observações inesperadas, como a expansão acelerada do nosso Universo, que é tipicamente atribuída à energia escura.
A análise complexa utilizou quase seis milhões de galáxias e quasares e permite aos investigadores ver até 11 mil milhões de anos no passado.
Os resultados de hoje fornecem uma análise alargada dos dados do primeiro ano do DESI, que em Abril fez o maior mapa 3D do nosso Universo até à data e revelou pistas de que a energia escura pode estar a evoluir ao longo do tempo.
Os resultados de abril analisaram uma característica particular de como as galáxias se aglomeram, conhecida como oscilações acústicas bariônicas (BAO).
A nova análise amplia o escopo ao medir como as galáxias e a matéria estão distribuídas em diferentes escalas no espaço.
O estudo também forneceu restrições melhoradas sobre a massa dos neutrinos, as únicas partículas fundamentais cujas massas ainda não foram medidas com precisão.
Os neutrinos influenciam muito ligeiramente o padrão de agrupamento de galáxias, mas isso pode ser medido com a qualidade dos dados do DESI.
As restrições do DESI são as mais rigorosas até à data, complementando as restrições das medições laboratoriais.
O estudo exigiu meses de trabalho adicional e verificações cruzadas. Assim como o estudo anterior, utilizou uma técnica para ocultar o resultado dos cientistas até o final, mitigando qualquer preconceito inconsciente.
“Esta pesquisa faz parte de um dos principais projetos do experimento DESI – aprender sobre os aspectos fundamentais do nosso Universo em larga escala, como a distribuição da matéria e o comportamento da energia escura, bem como aspectos fundamentais das partículas”, disse Dra. Stephanie Juneau, astrônoma do NOIRLab da NSF e membro da Colaboração DESI.
“Ao comparar a evolução da distribuição da matéria no Universo com as previsões existentes, incluindo a teoria da relatividade geral de Einstein e teorias concorrentes, estamos realmente a restringir as possibilidades dos nossos modelos de gravidade.”
“A matéria escura representa cerca de um quarto do Universo, e a energia escura representa outros 70%, e não sabemos realmente o que é qualquer uma delas”, disse Mark Maus, Ph.D. estudante do Berkeley Lab e da Universidade da Califórnia, Berkeley.
“A ideia de que podemos tirar fotografias do Universo e abordar estas grandes e fundamentais questões é alucinante.”
A Colaboração DESI compartilhou seus resultados hoje em vários artigos no arXiv.org.
