A equipe determinou que a matéria representa cerca de 31% da quantidade total de matéria e energia do universo. Os cosmologistas acreditam que cerca de 20% da matéria total é feita de matéria regular - ou "bariônica" - que inclui estrelas, galáxias, átomos, e vida, enquanto cerca de 80% é feito de matéria escura, cuja natureza misteriosa ainda não é conhecida, mas pode consistir em alguma partícula subatômica ainda não descoberta. Crédito:Mohamed Abdullah, UC Riverside.
Um dos principais objetivos da cosmologia é medir com precisão a quantidade total de matéria no universo, um exercício assustador até para os mais proficientes em matemática. Uma equipe liderada por cientistas da Universidade da Califórnia, Riverside, agora fez exatamente isso.
Relatórios no Astrophysical Journal , a equipe determinou que a matéria representa 31% da quantidade total de matéria e energia no universo, com o restante consistindo de energia escura.
"Para colocar essa quantidade de matéria em contexto, se toda a matéria do universo estivesse espalhada uniformemente pelo espaço, corresponderia a uma densidade de massa média igual a apenas cerca de seis átomos de hidrogênio por metro cúbico, "disse o primeiro autor Mohamed Abdullah, um estudante de pós-graduação no Departamento de Física e Astronomia da UCR. "Contudo, já que sabemos que 80% da matéria é na verdade matéria escura, na realidade, a maior parte dessa matéria consiste não em átomos de hidrogênio, mas em um tipo de matéria que os cosmologistas ainda não entendem. "
Abdullah explicou que uma técnica bem comprovada para determinar a quantidade total de matéria no universo é comparar o número observado e a massa de aglomerados de galáxias por unidade de volume com previsões de simulações numéricas. Como os aglomerados de galáxias atuais se formaram a partir de matéria que entrou em colapso ao longo de bilhões de anos sob sua própria gravidade, o número de aglomerados observados atualmente é muito sensível às condições cosmológicas e, em particular, a quantidade total de matéria.
Como Cachinhos Dourados, a equipe comparou o número de aglomerados de galáxias medidos com previsões de simulações numéricas para determinar qual resposta estava "certa". Crédito:Mohamed Abdullah, UC Riverside.
"Uma porcentagem maior de matéria resultaria em mais aglomerados, "Abdullah disse." O desafio de 'Cachinhos Dourados' para nossa equipe era medir o número de clusters e então determinar qual resposta estava 'certa'. Mas é difícil medir a massa de qualquer aglomerado de galáxias com precisão porque a maior parte da matéria é escura, então não podemos vê-la com telescópios. "
Para superar essa dificuldade, a equipe de astrônomos liderada pelo UCR desenvolveu pela primeira vez o "GalWeight", uma ferramenta cosmológica para medir a massa de um aglomerado de galáxias usando as órbitas de suas galáxias membros. Os pesquisadores então aplicaram sua ferramenta às observações do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para criar o "GalWCat19, "um catálogo disponível publicamente de aglomerados de galáxias. Finalmente, eles compararam o número de aglomerados em seu novo catálogo com simulações para determinar a quantidade total de matéria no universo.
"Conseguimos fazer uma das medições mais precisas já feitas usando a técnica do cluster de galáxias, "disse o co-autor Gillian Wilson, um professor de física e astronomia na UCR em cujo laboratório Abdullah trabalha. "Além disso, este é o primeiro uso da técnica da órbita de galáxias que obteve um valor de acordo com aqueles obtidos por equipes que usaram técnicas de não aglomeração, como anisotropias cósmicas de fundo em micro-ondas, oscilações acústicas bariônicas, Supernovas tipo Ia, ou lentes gravitacionais. "
"Uma grande vantagem de usar nossa técnica de órbita de galáxia GalWeight foi que nossa equipe foi capaz de determinar uma massa para cada aglomerado individualmente, em vez de depender de mais indiretos, Métodos estatísticos, "disse o terceiro co-autor Anatoly Klypin, um especialista em simulações numéricas e cosmologia.
Ao combinar sua medição com as de outras equipes que usaram técnicas diferentes, a equipe liderada pelo UCR foi capaz de determinar o melhor valor combinado, concluindo que a matéria constitui 31,5 ± 1,3% da quantidade total de matéria e energia no universo.
O artigo de pesquisa é intitulado "Restrições cosmológicas em Ωm e σ8 de Abundâncias de Cluster usando o Catálogo SDSS Óptico-espectroscópico GalWCat19."
