Uma técnica de análise inovadora para mapear a matéria escura na história do Universo

Até o momento, a formação de estruturas cósmicas e a natureza da energia escura e da matéria escura, dois componentes essenciais do modelo cosmológico padrão, não são compreendidas.

Euclid medirá as formas alteradas de bilhões de galáxias para estudar a composição do Universo e a formação de estruturas cósmicas. CRÉDITO: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA 

Natalia Porqueres, astrofísica do Departamento de Astrofísica de Irfu, está desenvolvendo novas técnicas de análise de dados para extrair informações das observações cosmológicas da missão Euclid (um observatório espacial lançado em julho de 2023 com duração de 6 anos), cujo principal objetivo é compreender o "setor escuro" do universo .

Para explorar totalmente o potencial desses conjuntos de dados, serão necessárias técnicas de análise muito precisas.

O projeto OCAPi desenvolverá métodos de ponta para explorar de forma otimizada os dados de lentes gravitacionais fracas dos bilhões de galáxias pesquisadas pelo Telescópio Espacial Euclides. Essa técnica inovadora executa simulações gravitacionais em uma estrutura estatística e as compara com mapas de lentes gravitacionais observados pixel a pixel.

" Ao contrário das análises padrão, que comprimem os dados e inevitavelmente levam à perda de informações, o OCAPi analisará os mapas de lentes gravitacionais pixel a pixel, sem qualquer compressão de dados. Isso garante a captura de todas as informações contidas nos dados, maximizando a precisão e fortalecendo nossa capacidade de distinguir sinais cosmológicos de efeitos sistemáticos ", explica Natalia.

A abordagem em nível de pixel fornece restrições mais fortes do que as técnicas padrão. Copyright: Porqueres et al 2024.

Ao capturar todas as informações contidas nos dados, este método fornece as restrições mais precisas possíveis sobre os parâmetros cosmológicos. A prova de conceito demonstrou que a análise em nível de pixel reduz os erros marginais nos parâmetros cosmológicos em até um fator de 5 em comparação com as técnicas padrão.

Esta abordagem também fornece mapas probabilísticos da distribuição da matéria em diferentes momentos cósmicos, tornando a matéria escura visível e abrindo um novo caminho para testar a física usando as estruturas em larga escala do Universo.

Ao maximizar o rendimento científico de um dos conjuntos de dados mais poderosos disponíveis para a cosmologia há décadas, o OCAPi avançará nossa compreensão da energia escura e fornecerá um gêmeo digital do Universo para estudar a formação e a evolução das estruturas cósmicas.

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