O maior mapa 3D de energia negra pode revelar o destino do Universo

Adolf Schaller / STScI / NASA

Matéria negra e energia negra – conceito artístico da fase inicial da formação das estrelas

Um telescópio modificado no Arizona criou o maior mapa tridimensional do universo, e está apenas a um décimo do caminho, na sua missão de cinco anos.

O Instrumento Espectroscópico de Energia Negra (DESI) é uma colaboração entre o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley na Califórnia e cientistas de todo o mundo.

Segundo a Live Science, foi instalado entre 2015 e 2019 no telescópio Mayall, no Observatório Nacional do Pico do KITT no Deserto Sonoran, a cerca de 88 quilómetros a oeste de Tucson, e funciona há menos de um ano.

O seu objetivo é criar um mapa ainda maior do universo em 3D, para produzir uma melhor compreensão da física da energia negra, a força misteriosa que está a acelerar a expansão do universo.

“Há muita beleza”, afirmou Julien Guy, físico do Laboratório Berkeley, que está a trabalhar no projeto. “Na distribuição das galáxias no mapa 3D, existem enormes aglomerados, filamentos e vazios” acrescenta.

São as maiores estruturas do universo“, explica o responsável. “Mas dentro delas, encontra-se uma impressão do universo, e da história da sua expansão desde então”.

Os investigadores esperam que a compreensão dos efeitos da energia negra possam ajudá-los a determinar o destino final do universo.

A equipa DESI utilizou um mapa gigante bidimensional do universo, divulgado em janeiro de 2021, para preparar o instrumento para o reconhecimento tridimensional, que começou algumas semanas mais tarde.

O novo mapa 3D mostra a localização de mais de 7,5 milhões de galáxias, ultrapassando largamente o recorde anterior de cerca de 930.000 galáxias, estabelecido pelo Sloan Digital Sky Survey, em 2008.

D. Schlegel / Berkeley Lab / DESI

Scan 3D do Universo. A Terra é mostrada no canto inferior esquerdo, cada ponto colorido é uma galáxia.

Neste scan 3D do universo, a Terra é mostrada na parte inferior esquerda, indicando as direções das constelações Virgo, Serpens e Hercules para distâncias superiores a 5 mil milhões de anos-luz.

Cada ponto colorido representa uma galáxia, que por sua vez é composta por 100 mil milhões a 1 bilião de estrelas. A gravidade aglomerou as galáxias em estruturas chamadas “teias cósmicas“, com aglomerados densos, filamentos e vazios.

DESI recolhe imagens espectroscópicas de milhões de galáxias espalhadas em cerca de um terço do céu, de acordo com uma declaração do Laboratório Berkeley.

Ao examinar o espectro de cores da luz de cada galáxia, os cientistas podem determinar o quanto a luz foi “redshifted”, ou seja, esticada para a extremidade vermelha do espectro, por um efeito Doppler causado pela expansão do universo.

Em geral, quanto maior for o redshift de uma galáxia, mais depressa se afasta e mais longe está dos observadores na Terra.

O nosso universo tem vindo a expandir-se desde que começou com o Big Bang, há cerca de 13,8 mil milhões de anos, e é agora muito maior. Pelo menos mais de 92 mil milhões de anos-luz do que as distâncias mais distantes que podemos ver.

Os cientistas do projeto DESI esperam que o seu mapa 3D de cosmos revele a “profundidade” do céu e os ajude a cartografar aglomerados e superaglomerados de galáxias, de acordo com os investigadores.

Uma vez que estas estruturas transportam ecos da sua formação inicial como ondulações físicas no material do cosmos recém-nascido, os investigadores esperam utilizar os dados para determinar a história de expansão do universo, mas não só. Querem também tentar descobrir o seu destino final.

“O nosso objetivo científico é medir a impressão das ondas no plasma primordial”, realça Julien Guy. “É espantoso que possamos realmente detetar o efeito destas ondas, milhares de milhões de anos mais tarde, e tão cedo no nosso estudo“.

Os cientistas costumavam pensar que o universo estava a expandir-se a um ritmo constante, ou que a matéria e a energia combinadas no universo poderiam eventualmente fazer com que essa expansão abrandasse.

Mas as observações de poderosas explosões estelares, as supernovas, que começaram no final do século passado, mostraram que a expansão está realmente a acelerar, pelo que os cientistas criaram a frase “energia negra” para explicar este fenómeno inesperado.

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Os cálculos sugerem agora que a energia negra constitui cerca de 70% da energia total no universo observável.

Os efeitos da energia escura são agora identificados como a “constante cosmológica” que Albert Einstein incluiu na sua teoria da relatividade geral.

A compreensão da energia negra tornou-se um objetivo científico crucial das últimas décadas, segundo o Smithsonian.

Parece que mais energia negra é criada à medida que o universo se expande, o que acelera esta expansão, de acordo com a equipa de investigação.

Em última análise, os efeitos da energia negra irão determinar o destino do universo, quer se expanda para sempre, quer se destrua a si próprio, ou se desmorone novamente numa espécie de Big Bang invertido.

O DESI está agora a catalogar os redshifts de cerca de 2,5 milhões de galáxias todos os meses. A equipa espera completar o mapa 3D em 2026, altura em que o telescópio terá observado cerca de 35 milhões de galáxias.

Os cientistas do DESI estão a apresentar alguns resultados astrofísicos iniciais do telescópio esta semana num webinar organizado pelo Laboratório Berkeley, o CosmoPalooza.

  ZAP //

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