p Os astrofísicos têm uma compreensão bastante precisa de como o universo envelhece:essa é a conclusão dos novos resultados do Dark Energy Survey (DES), uma grande colaboração científica internacional, incluindo pesquisadores do Laboratório Nacional do Acelerador SLAC do Departamento de Energia, que colocam os modelos de formação e evolução de estruturas cósmicas no teste mais preciso ainda. p Os pesquisadores da pesquisa analisaram a luz de 26 milhões de galáxias para estudar como as estruturas no universo mudaram nos últimos 7 bilhões de anos - metade da idade do universo. Os dados foram coletados com o DECam, uma câmera de 570 megapixels acoplada ao telescópio Victor M. Blanco de 4 metros no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile.

p Anteriormente, o teste mais preciso de modelos cosmológicos veio de medições com o satélite Planck da Agência Espacial Européia do que é conhecido como fundo de micro-ondas cósmico (CMB) - um brilho fraco no céu emitido 380, 000 anos após o Big Bang.

p "Enquanto Planck olhava para a estrutura do universo primordial, DES mediu estruturas que evoluíram muito mais tarde, "disse Daniel Gruen, um pós-doutorado da NASA Einstein no Instituto Kavli de Astrofísica e Cosmologia de Partículas (KIPAC), um instituto conjunto da Universidade de Stanford e SLAC. "O crescimento dessas estruturas desde as primeiras idades do universo até hoje está de acordo com o que nossos modelos prevêem, mostrando que podemos descrever a evolução cósmica muito bem. "

p Gruen apresentará os resultados, que se baseiam nos dados do primeiro ano da pesquisa de 5 anos, hoje na reunião da Divisão de Partículas e Campos de 2017 da American Physical Society no Fermi National Accelerator Laboratory do DOE.

p Risa Wechsler, membro do corpo docente da KIPAC, um membro fundador do DES, disse, "Pela primeira vez, a precisão dos principais parâmetros cosmológicos provenientes de um levantamento de galáxias é comparável aos derivados de medições do fundo de microondas cósmico. Isso nos permite testar nossos modelos de forma independente e combinar as duas abordagens para obter valores de parâmetros com precisão sem precedentes. "

p Maior mapa de distribuição em massa

p O modelo padrão de cosmologia, chamado Lambda-CDM, inclui dois ingredientes principais. Matéria escura fria (CDM), uma forma invisível de matéria que é cinco vezes mais prevalente do que a matéria normal, agrupa-se e está no centro da formação de estruturas como galáxias e aglomerados de galáxias. Lambda, a constante cosmológica, descreve a expansão acelerada do universo, impulsionado por uma força desconhecida conhecida como energia escura.

p Os astrofísicos precisam de testes precisos do modelo porque seus ingredientes não são totalmente certos. A matéria escura nunca foi detectada diretamente. A energia escura é ainda mais misteriosa, e não se sabe se é realmente uma constante ou se muda com o tempo.

p DES agora conseguiu realizar esse teste de precisão. Os cientistas usaram o fato de que as imagens de galáxias distantes ficam ligeiramente distorcidas pela gravidade das galáxias em primeiro plano - um efeito conhecido como lente gravitacional fraca. Esta análise levou ao maior mapa já construído para a distribuição de massa - tanto regular quanto matéria escura - no universo, bem como sua evolução ao longo do tempo.

p "Dentro de uma barra de erro de menos de 5 por cento, os resultados combinados de Planck e DES são consistentes com Lambda-CDM, "Wechsler disse." Isso também significa que, até aqui, não precisamos de nada além de uma forma constante de energia escura para descrever a história de expansão do universo. "

p Principais contribuições da KIPAC

p Além de Gruen, que liderou o grupo de trabalho de lentes fracas, e Wechsler, cujo grupo forneceu simulações realistas da pesquisa crítica para testar vários aspectos da análise cosmológica, um grande número de cientistas KIPAC, bolsistas de pós-doutorado, alunos de pós-graduação e ex-alunos deram contribuições cruciais ao DES - desde a construção do instrumento até o desenvolvimento de teoria e simulações e análise de dados.

p Elisabeth Krause, colega de pós-doutorado, por exemplo, lidera a teoria DES e o grupo de trabalho de sondas combinadas. Nessa função, ela liderou o desenvolvimento de modelos teóricos que correspondem à precisão experimental obtida com os dados DES. Isso envolvia escrever códigos de computador que calculassem como as lentes gravitacionais fracas deveriam ser para um determinado modelo.

p "Pessoas diferentes desenvolvem códigos ligeiramente diferentes que têm como objetivo fazer a mesma coisa, "ela disse." Eu ajudei a reunir os desenvolvedores de código para verificar seus resultados e garantir que obteríamos os códigos teóricos mais precisos possíveis. "

p Outra chave para a criação do mapa de distribuição de massa foi determinar com precisão as distâncias às galáxias observadas - informação que geralmente é derivada de pesquisas independentes que analisam as propriedades da luz proveniente desses objetos ou de estrelas em explosão.

p "Mostramos que podemos usar a cor de certas galáxias vermelhas - vermelho é a cor que teriam se você estivesse bem na frente delas - para determinar a que distância estão, "disse o cientista da equipe do SLAC Eli Rykoff, que teve um papel de liderança nesta parte da análise. "Acontece que se mapearmos onde essas galáxias vermelhas estão no céu, podemos usá-los para calibrar as distâncias das lentes e galáxias de fundo usadas no estudo. "

p Rumo a percepções cósmicas ainda mais profundas

p No futuro próximo, mais dados DES permitirão aos astrofísicos testar seus modelos cosmológicos com ainda mais precisão. A análise dos dados coletados durante os primeiros três anos da pesquisa começará em breve, e o quinto ano de observações também estará em andamento.

p Com dados ainda melhores, os pesquisadores disseram, podemos descobrir se o modelo Lambda-CDM relativamente simples precisa ser modificado.

p "Os métodos desenvolvidos para DES e a experiência que seus pesquisadores estão ganhando ao longo do caminho também beneficiarão o fluxo natural de experimentos em constante evolução, "disse David Burke, membro do corpo docente da KIPAC, chefe do grupo DES do SLAC.

p Ambos irão preparar cientistas para pesquisas futuras, incluindo aqueles com o Large Synoptic Survey Telescope (LSST). Com sua câmera de 3,2 gigapixels, que está em construção no SLAC, os astrofísicos serão capazes de explorar as profundezas do nosso universo como nunca antes.