Uma nova técnica confirma que o universo é composto por 69% de energia escura e 31% de matéria (principalmente escura)

Quanta “coisa” existe no Universo? Você pensaria que seria fácil descobrir. Mas isso não. Os astrónomos somam o que conseguem detectar e ainda descobrem que há mais no cosmos do que vêem. Então, o que está “lá fora” e como eles explicam tudo isso? 

Esta imagem do Telescópio Espacial Hubble da NASA mostra a distribuição da matéria escura no centro do gigante aglomerado de galáxias Abell 1689, contendo cerca de 1.000 galáxias e trilhões de estrelas.

Segundo o astrônomo Mohamed Abdullah (Instituto Nacional de Pesquisa de Astronomia e Geofísica do Egito e Universidade de Chiba (Japão)), o Universo possui componentes escuros e visíveis. A matéria representa apenas 31% do Universo conhecido. O resto é energia escura, que permanece uma grande incógnita.

“Os cosmologistas acreditam que apenas cerca de 20% desta matéria total é feita de matéria regular, ou ‘bariónica’, que inclui estrelas, galáxias, átomos e vida”, disse ele. “Cerca de 80% [de toda a matéria] é feita de matéria escura, cuja natureza misteriosa ainda não é conhecida, mas pode consistir em alguma partícula subatômica ainda não descoberta.”

Determinando a composição do universo usando aglomerados de galáxias

As melhores medições da “matéria do cosmos” vêm do satélite Planck, que mapeou o Universo. Estudou a radiação cósmica de fundo, a radiação remanescente do Big Bang, há cerca de 13,8 mil milhões de anos. As medições do Planck permitiram aos astrónomos chegar às medições “padrão ouro” da matéria total no Universo. No entanto, é sempre bom verificar o Planck usando outros métodos.

Abdullah e uma equipe de cientistas fizeram exatamente isso. Eles usaram outro método, chamado Relação Massa-Riqueza do Cluster. Essencialmente, mede o número de membros de galáxias em um aglomerado para determinar a massa do aglomerado. De acordo com a astrônoma e membro da equipe Gillian Wilson, oferece uma maneira de medir a matéria cósmica.

“Como os atuais aglomerados de galáxias se formaram a partir de matéria que entrou em colapso ao longo de bilhões de anos sob sua própria gravidade, o número de aglomerados observados atualmente, a chamada ‘abundância de aglomerados’, é muito sensível às condições cosmológicas e, em particular, a quantidade total de matéria”, disse ela, observando que o método compara o número observado e a massa de galáxias por unidade de volume com previsões de simulações numéricas.

Imagem do Hubble de SDSSJ0146-0929, um aglomerado de galáxias massivo o suficiente para distorcer severamente o espaço-tempo ao seu redor. Há a massa das estrelas visíveis e do gás em cada membro da galáxia. No entanto, há também uma quantidade oculta de matéria escura que aumenta a massa do aglomerado. Crédito: ESA/Hubble e NASA; Agradecimento: Judy Schmidt

Não é um método fácil porque é difícil medir com precisão a massa de qualquer aglomerado de galáxias. Grande parte da massa do aglomerado é matéria escura. Em outras palavras, o que você vê em um cluster não é necessariamente tudo o que você obtém. Então, a equipe teve que ser inteligente. Eles usaram o fato de que os aglomerados mais massivos contêm mais galáxias do que os menos massivos.

Como todas as galáxias possuem estrelas brilhantes, o número de galáxias contidas em cada aglomerado é usado para estimar a massa total. Essencialmente, a equipa mediu o número de galáxias em cada aglomerado da sua amostra e depois usou essa informação para estimar a massa total de cada aglomerado.

Planck correspondente

O resultado de todas as medições e simulações correspondeu quase exatamente aos números de Planck para a massa no Universo. Eles criaram um universo composto por 31% de matéria e 69% de energia escura. Também parece concordar com outros trabalhos que a equipe realizou para medir as massas das galáxias. 

Para obter os resultados, a equipe de Mohammed conseguiu usar estudos espectroscópicos de aglomerados para determinar suas distâncias. As observações também permitiram dizer quais galáxias eram membros de aglomerados específicos.

Fundo Cósmico de Microondas. Os cientistas compararam isso com as distribuições modernas de galáxias para rastrear a matéria escura. Direitos autorais: Colaboração ESA/Planck

As simulações também foram críticas para este trabalho. As observações do Sloan Digital Sky Survey permitiram à equipe montar um catálogo de aglomerados de galáxias chamado “GalWeight”. Em seguida, compararam os clusters do catálogo com suas simulações. O resultado foi um cálculo da matéria total do universo com base na relação massa-riqueza.

A técnica é robusta o suficiente para ser usada à medida que novos dados astronômicos chegam de vários instrumentos. Segundo Wilson, o trabalho da equipe mostra que a técnica MRR vai além do seu trabalho.

“A técnica MRR pode ser aplicada a novos conjuntos de dados que se tornam disponíveis a partir de grandes imagens de campo amplo e profundo e levantamentos espectroscópicos de galáxias, como o Dark Energy Survey, o Dark Energy Spectroscopic Instrument, o Euclid Telescope, o eROSITA Telescope e o James Webb Space Telescope”, ela disse.

Os resultados também mostram que a abundância de aglomerados é uma técnica competitiva para restringir parâmetros cosmológicos. Ele também complementa técnicas que não são focadas em clusters. Estes incluem anisotropias CMB, oscilações acústicas bariônicas, supernovas Tipo Ia ou lentes gravitacionais. Cada um deles é também uma ferramenta útil para medir as diversas características do Universo.

Fonte: universetoday.com