Teia cósmica no universo local é mapeada por meio de simulação

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 26 de Maio de 2021 às 08h00
Wikimedia Commons

Um novo estudo usou aprendizado de máquina para construir um mapa da matéria escura no universo. O método usou informações sobre a distribuição e o movimento das galáxias para prever a distribuição da matéria escura, e resultou em um mapeamento que também revela estruturas filamentares até então desconhecidas, conectando as galáxias.

Os pesquisadores construíram e treinaram o modelo computacional usando um grande conjunto de simulações de galáxias, em especial aquelas comparáveis à Via Láctea, mas também incluíram gases e outras matérias visíveis, além da própria matéria escura. Assim, eles puderam identificar as propriedades das galáxias que são necessárias para prever a distribuição da matéria escura.

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A matéria escura é uma substância invisível que só pode ser analisada através da sua interação gravitacional com objetos como galáxias. Na verdade, os cientistas concordam que a matéria escura é uma das grandes responsáveis pela organização das galáxias que conhecemos hoje. Mas ela também fornece o esqueleto para a não menos famosa teia cósmica. Essa teia é um conjunto de estruturas semelhantes a filamentos, conectando galáxias entre si e distribuindo gases para alimentá-las.

Embora a palavra sugira algo pequeno, os filamentos são as maiores estruturas conhecidas no universo, e formam os limites entre os grandes vazios do universo. O problema é que mapear a teia cósmica é bem complicado, principalmente quando se trata do universo local, que é onde nós estamos. As tentativas anteriores de mapear a teia cósmica usaram uma simulação do universo primordial e sua evolução ao longo de bilhões de anos, e houve até mesmo quem usasse um organismo unicelular como base para uma simulação, mas isso não forneceu detalhes do universo local.

(Imagem: Reprodução/Hong/Astrophysical Journal)

No que diz respeito à matéria escura, a dificuldade é semelhante. "Ironicamente, é mais fácil estudar a distribuição da matéria escura muito mais longe porque ela reflete o passado muito distante, que é muito menos complexo", disse Donghui Jeong, um dos autores do novo artigo. Isso ocorre porque quanto mais longe olhamos no universo, mais estamos observando o passado. "Com o tempo, conforme a estrutura em grande escala do universo cresceu, a complexidade do universo aumentou, então é inerentemente mais difícil fazer medições sobre a matéria escura local".

Por isso a equipe escolheu uma abordagem completamente diferente das anteriores, que é através de um modelo do universo atual, com os dados que se conhece das galáxias e da matéria escura. Assim, o aprendizado de máquinas foi capaz de simular como deve ser a estrutura dos filamentos e a distribuição da matéria escura invisível no universo local, e também identificou várias novas estruturas que requerem investigação adicional.

Apesar disso, os pesquisadores ainda pretendem melhorar a precisão do mapa adicionando mais galáxias, incluindo as de brilho mais fraco, as que estão mais distantes e aquelas que ainda nem sequer foram observadas. Para isso, será necessário tempo em pesquisas usando instrumentos da próxima geração, como o Telescópio Espacial James Web.

Para Jeong, "ter um mapa local da teia cósmica abre um novo capítulo do estudo cosmológico. Podemos estudar como a distribuição da matéria escura se relaciona com outros dados de emissão, o que nos ajudará a entender a natureza da matéria escura. E podemos estudar essas estruturas filamentares diretamente, essas pontes ocultas entre galáxias”. O resultado foi publicado no Astrophysical Journal.

Fonte: Phys.org

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