Mapa 3D do universo revela 2 milhões de galáxias e abrange 11 bilhões de anos

Astrofísicos e cosmólogos do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) atualizaram o mapa 3D do universo após uma conquista significativa, resultado de uma pesquisa que durou 20 anos. O SDSS havia lançado um mapa recordista em números de galáxias em 2016, mas dessa vez o trabalho envolve ainda mais objetos galácticos e abrange 11 bilhões de anos.

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Além disso, pela primeira vez, as lacunas mais significativas desse tipo de pesquisa foi finalmente preenchida. São mais de dois milhões de galáxias e quasares (centros galácticos ativos), que além de servir como mapa, também revela a passagem do tempo no universo. O novo mapa utiliza os dados do Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), uma colaboração de mais de 100 astrofísicos em todo o mundo.

Conforme explica o Dr. Kyle Dawson, cosmologista da Universidade de Utah, “conhecemos a história antiga do Universo e sua recente história de expansão razoavelmente bem, mas há uma lacuna problemática no meio dos 11 bilhões de anos”. Durante anos, os cientistas trabalharam para preencher essa lacuna e agora estão “usando essas informações para fornecer alguns dos avanços mais substanciais em cosmologia na última década”.

Este mapa não mostra apenas galáxias, mas também elementos mais misteriosos, que só foram observados mais recentemente. Se olharmos atentamente, o mapa revela os filamentos e os vácuos que definem a estrutura do universo, desde o momento em que o cosmos tinha apenas cerca de 300.000 anos. Os astrofísicos também podem usar o mapa para medir padrões na distribuição de galáxias.

Voltando 6 bilhões de anos no universo

A história cósmica revelada neste mapa mostra que, cerca de 6 bilhões de anos atrás, a expansão do universo começou a acelerar e continuou a ficar cada vez mais rápida desde então. Até poucos anos, alguns astrônomos ainda questionavam se a expansão de fato existe, mas este mapa mostra com precisão até mesmo quando essa expansão começou a acelerar. A causa disso ainda não está totalmente esclarecida, assim como não se sabe exatamente qual é a taxa de expansão, mas cada vez mais parece que tudo isso está relacionado à energia escura.

Essa teoria da expansão devido à energia escura é compatível com a teoria geral da relatividade de Albert Einstein, mas é muito difícil de conciliar com nossa compreensão atual da física de partículas - além de ser invisível aos olhos e indetectável aos instrumentos de observação em qualquer comprimento de onda. Também tem havido muita controvérsia sobre a taxa exata da expansão atual - a chamada constante de Hubble.

Voltando à descoberta de que a taxa aumentou há cerca de 6 bilhões de anos, o professor Will Percival, da University of Waterloo, disse que "isso é realmente esquisito, porque se você tem uma teoria padrão de que a gravidade está agindo sobre a matéria, a gravidade é uma força atraente que une as coisas e, em geral, tenderia a desacelerar o universo. O que significa que há física por aí que não conhecemos".

Esse problema cósmico não é mais nenhuma novidade para os astrofísicos, mas, embora existam várias teorias para explicar, "nenhuma delas é realmente convincente". Segundo Percival, a explicação matemática mais simples seria pegar a equação constante cosmológica de Einstein e alterar um sinal para mudar o universo de estático para acelerá-lo. Matematicamente, é uma coisa simples de fazer, mas quando se trata de física, é muito mais difícil de explicar.

Os dados do eBOSS são de alta precisão, mas apontou uma discrepância nas estimativas da taxa de expansão. A medição da equipe é cerca de 10% menor que o valor encontrado nas distâncias das galáxias próximas. Essa incompatibilidade não parece ser por acaso, ainda mais considerando a riqueza de dados do eBOSS. “Somente com mapas como o nosso, você pode dizer com certeza que há uma incompatibilidade na constante Hubble”, disse a Dra. Eva-Maria Mueller, cientista da Universidade de Oxford. “Esses mapas mais recentes do eBOSS mostram isso de forma mais clara do que nunca”.

Voltando ainda mais no passado

Para criar a parte do mapa de 6 bilhões de anos atrás, a equipe usou galáxias vermelhas grandes. Mais longe, eles usavam galáxias azuis mais jovens. Finalmente, para voltar 11 bilhões de anos no passado e além, eles usaram quasares, que são galáxias centros galácticos iluminados por material caindo sobre um buraco negro supermassivo.

São os quasares que forneceram os dados para preencher a lacuna do desvio para o vermelho entre galáxias e as bolhas de Lyman-alfa (enormes concentrações de gás que formam algumas das maiores estruturas conhecidas no universo e brilham na radiação Lyman-alfa). O desvio para o vermelho (redshift) é o modo como os astrônomos podem aprender sobre o movimento de objetos cósmicos observando como as cores mudam ao longo do tempo ou como elas diferem do que esperávamos ver. Se um objeto é mais vermelho do que esperávamos, podemos concluir que ele está se afastando de nós.

Assim, com as galáxias do mapa, podemos olhar para trás nos últimos bilhões de anos da história cósmica, enquanto os quasares nos levam para cerca de 10 bilhões de anos atrás. Finalmente, as galáxias que brilham em Lyman-alfa nos permitem olhar para trás quando o Universo tinha menos de 2 bilhões de anos.

Isso poderá ser muito útil para os astrônomos e cosmólogos obterem propriedades importantes sobre o cosmos, principalmente quando os dados do eBOSS são combinados com dados da radiação cósmica de fundo em microondas, supernovas, e outros. Embora este seja o maior mapa até o momento, Percival espera que a próxima geração de pesquisas colete mais galáxias e consiga resolver o mistério da expansão do universo e sua relação com a matéria escura.

Fonte: Sci-News