Uma vista esquemática do novo mapa tridimensional do SDSS. Clique para ampliar
Astrônomos da UC Berkeley criaram o mapa tridimensional mais abrangente do Universo já publicado. Ele contém 600.000 galáxias e se estende por 5,6 bilhões de anos-luz ao espaço. Este mapa permite que os astrônomos estudem evidências de energia escura - a força misteriosa que acelera a expansão do Universo.
Uma equipe de astrônomos liderada por Nikhil Padmanabhan e David Schlegel publicou o maior mapa tridimensional do universo já construído, uma fatia do cosmos em forma de cunha que mede um décimo do céu do norte, abrange 600.000 galáxias vermelhas exclusivamente luminosas e estende 5,6 bilhões de anos-luz ao espaço, o equivalente a 40% do tempo no Big Bang.
Schlegel é pesquisador da Divisão de Física do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e Padmanabhan ingressará na Divisão de Física do Laboratório como Companheiro de Chamberlain e Companheiro de Hubble em setembro; atualmente ele está na Universidade de Princeton. Eles e seus co-autores são membros do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) e já produziram mapas 3D menores usando o telescópio SDSS no Novo México para coletar meticulosamente os espectros de galáxias individuais e calcular suas distâncias medindo seus desvios para o vermelho.
"O que há de novo neste mapa é que ele é o maior de todos os tempos", diz Padmanabhan, "e não depende de espectros individuais".
O principal motivo para a criação de mapas 3D em larga escala é entender como a matéria é distribuída no universo, diz Padmanabhan. "As galáxias mais brilhantes são como faróis - onde está a luz, é onde está o problema".
Schlegel diz que "porque esse mapa cobre distâncias muito maiores que os mapas anteriores, ele nos permite medir estruturas de até bilhões de anos-luz de diâmetro".
As variações na distribuição galáctica que constituem estruturas visíveis em larga escala são diretamente descendentes de variações na temperatura do fundo cósmico de microondas, refletindo oscilações no denso universo inicial que foram medidas com grande precisão por experimentos a bordo e pelo satélite WMAP.
O resultado é uma “régua” natural formada pelas variações regulares (às vezes chamadas de “oscilações de bárions”, com bárions como abreviação de assuntos comuns), que se repetem em intervalos de cerca de 450 milhões de anos-luz.
"Infelizmente, é uma régua de tamanho inconveniente", diz Schlegel. "Tivemos que experimentar um enorme volume do universo apenas para encaixar a régua dentro".
Padmanabhan diz: "Embora o universo tenha 13,7 bilhões de anos, isso não é muito tempo quando você está medindo com uma régua que marca apenas a cada 450 milhões de anos-luz".
A distribuição das galáxias revela muitas coisas, mas uma das mais importantes é uma medida da misteriosa energia escura que responde por cerca de três quartos da densidade do universo. (A matéria escura representa cerca de outros 20%, enquanto menos de 5% é matéria comum do tipo que torna as galáxias visíveis.)
"Energia escura é apenas o termo que usamos para nossa observação de que a expansão do universo está se acelerando", observa Padmanabhan. “Observando onde as variações de densidade estavam no momento do fundo cósmico de microondas” - apenas cerca de 300.000 anos após o Big Bang - “e vendo como elas evoluem para um mapa que cobre os últimos 5,6 bilhões de anos, podemos ver se nossas estimativas de energia escura estão corretas. "
O novo mapa mostra que as estruturas em larga escala são realmente distribuídas da maneira como as idéias atuais sobre a expansão acelerada do universo sugeririam. A suposta distribuição de matéria escura no mapa, que embora invisível seja afetada pela gravidade como a matéria comum, também está de acordo com o entendimento atual.
O que tornou possível o grande novo mapa 3D foi o telescópio de campo amplo do Sloan Digital Sky Survey, que abrange um campo de visão de três graus (a lua cheia é de cerca de meio grau), além da escolha de um tipo específico de galáxia "Farol" ou marcador de distância: galáxias vermelhas luminosas.
“Estas são galáxias vermelhas mortas, algumas das mais antigas do universo - nas quais todas as estrelas em rápida queima já se extinguiram há muito tempo e apenas restam velhas estrelas vermelhas”, diz Schlegel. "Não são apenas as galáxias mais vermelhas, mas também as mais brilhantes, visíveis a grandes distâncias."
Os astrônomos do Sloan Digital Sky Survey trabalharam com colegas da equipe australiana de campo de dois graus para calcular a cor e o desvio para o vermelho de uma amostra de 10.000 galáxias luminosas vermelhas, relacionando a cor da galáxia à distância. Eles então aplicaram essas medidas a 600.000 galáxias para traçar seu mapa.
Padmanabhan admite que "há incerteza estatística na aplicação de uma relação distância de brilho derivada de 10.000 galáxias luminosas vermelhas a todas as 600.000 sem as medir individualmente. O jogo que jogamos é que temos tantas que as médias ainda nos dão informações muito úteis sobre sua distribuição. E sem precisar medir seus espectros, podemos olhar muito mais fundo no espaço. ”
Schlegel concorda que os pesquisadores estão longe de alcançar a precisão que desejam. "Mas mostramos que essas medidas são possíveis e estabelecemos o ponto de partida para um governante padrão do universo em evolução".
Ele diz que “o próximo passo é projetar um experimento de precisão, talvez baseado em modificações no telescópio SDSS. Estamos trabalhando com engenheiros aqui no Berkeley Lab para redesenhar o telescópio para fazer o que queremos fazer. ”
“O agrupamento de galáxias vermelhas luminosas nos dados de imagem do Sloan Digital Sky Survey”, de Nikhil Padmanabhan, David J. Schlegel, Uros Seljak, Alexey Makarov, Neta A. Bahcall, Michael R. Blanton, Jonathan Brinkmann, Daniel J. Eisenstein, Douglas P. Finkbeiner, James E. Gunn, David W. Hogg, Gillian R. Knapp, Jon Loveday, Robert H. Lupton, Robert C. Nichol, Donald P. Schneider, Michael A. Strauss, Max Tegmark e Donald G. York, aparecerão nos avisos mensais da Royal Astronomical Society e agora estão disponíveis online em http://arxiv.org/archive/astro-ph.
O SDSS é gerenciado pelo Astrophysical Research Consortium para as instituições participantes, que são o Museu Americano de História Natural, Instituto Astrofísico de Potsdam, Universidade de Basel, Universidade de Cambridge, Case Western Reserve University, Universidade de Chicago, Drexel University, Fermilab, Institute for Estudo Avançado, o Grupo de Participação do Japão, Universidade Johns Hopkins, Instituto Conjunto de Astrofísica Nuclear, Instituto Kavli de Astrofísica e Cosmologia de Partículas, Grupo Coreano de Cientistas, Academia Chinesa de Ciências (LAMOST), Academia Nacional de Ciências (LAMOST), Laboratório Nacional de Los Alamos, Instituto Planck de Astronomia (MPIA), Instituto Max-Planck de Astrofísica (MPA), Universidade Estadual do Novo México, Universidade Estadual de Ohio, Universidade de Pittsburgh, Universidade de Portsmouth, Universidade de Princts, Universidade de Princeton, Observatório Naval dos Estados Unidos e Universidade de Washington.
O financiamento do SDSS é fornecido pela Fundação Alfred P. Sloan, pelas Instituições Participantes, pela Fundação Nacional de Ciência, pelo Departamento de Energia dos EUA, pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço, pelo Monbukagakusho japonês, pela Sociedade Max Planck e pelo Conselho de Financiamento da Educação Superior. Inglaterra. Visite o site do SDSS em http://www.sdss.org/.
O Berkeley Lab é um laboratório nacional do Departamento de Energia dos EUA localizado em Berkeley, Califórnia. Conduz pesquisas científicas não classificadas e é gerenciado pela Universidade da Califórnia. Visite nosso site em http://www.lbl.gov.
Fonte original: Berkeley Lab
