O buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia distante é cercado por um toro empoeirado de material caindo. Uma quantidade enorme de luz é emitida, tornando os quasares significativamente mais brilhantes do que as galáxias típicas, e quasares distantes podem, portanto, ser usados para mapear o universo distante. Crédito:websit telescópio Hubble
Os astrônomos construíram o primeiro mapa do universo com base nas posições de buracos negros supermassivos, que revela a estrutura em grande escala do universo.
O mapa mede com precisão a história de expansão do universo até quando o universo tinha menos de três bilhões de anos. Isso ajudará a melhorar nossa compreensão da 'Energia Escura', o processo desconhecido que está causando a aceleração da expansão do universo.
O mapa foi criado por cientistas do Sloan Digital Sky Survey (SDSS), uma colaboração internacional incluindo astrônomos da Universidade de Portsmouth.
Como parte do SDSS Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), os cientistas mediram as posições dos quasares - discos de matéria extremamente brilhantes girando em torno de buracos negros supermassivos no centro de galáxias distantes. A luz desses objetos que chega até nós partiu em um momento em que o universo tinha entre três e sete bilhões de anos, muito antes de a Terra sequer existir.
As descobertas do mapa confirmam o modelo padrão de cosmologia que os pesquisadores construíram nos últimos 20 anos. Neste modelo, o universo segue as previsões da Teoria Geral da Relatividade de Einstein, mas inclui componentes que, enquanto podemos medir seus efeitos, não entendemos o que os está causando.
Junto com a matéria comum que compõe estrelas e galáxias, A energia escura é o componente dominante no momento, e tem propriedades especiais que significam que acelera a expansão do universo.
O maior mapa tridimensional do universo. A Terra está à esquerda, e as distâncias para galáxias e quasares são rotuladas pelo tempo de lookback para os objetos (tempo de lookback significa quanto tempo a luz de um objeto viajou para nos alcançar aqui na Terra). As localizações dos quasares (galáxias com buracos negros supermassivos) são mostradas pelos pontos vermelhos, e galáxias mais próximas mapeadas pelo SDSS também são mostradas (amarelo). A borda direita do mapa é o limite do universo observável, da qual vemos o Fundo Cósmico de Microondas (CMB) - a luz “que sobrou” do Big Bang. As flutuações na CMB observadas pela recente missão do satélite ESA Planck são mostradas. A maior parte do espaço vazio entre os quasares e a borda do universo observável é da "idade das trevas", antes da formação da maioria das estrelas, galáxias, ou quasares. Crédito:Anand Raichoor e a colaboração SDSS
Will Percival, Professor de Cosmologia da Universidade de Portsmouth, quem é o cientista da pesquisa eBOSS disse:"Embora entendamos como a gravidade funciona, ainda não entendemos tudo - ainda há a questão de o que exatamente é a energia escura. Gostaríamos de entender melhor a Energia Escura. Não com fatos alternativos, mas com a verdade científica, e pesquisas como o eBOSS estão nos ajudando a desenvolver nossa compreensão do universo. "
Para fazer o mapa, os cientistas usaram o telescópio Sloan para observar mais de 147, 000 quasares. Essas observações deram à equipe as distâncias dos quasares, que eles usaram para criar um mapa tridimensional de onde os quasares estão.
Mas para usar o mapa para entender a história de expansão do universo, os astrônomos tiveram que dar um passo adiante e medir a impressão das ondas sonoras, conhecido como oscilações acústicas bariônicas (BAOs), viajando no universo primordial. Essas ondas sonoras viajaram quando o universo era muito mais quente e denso do que o universo que vemos hoje. Quando o universo tinha 380, 000 anos de idade, as condições mudaram repentinamente e as ondas sonoras ficaram 'congeladas' no lugar. Essas ondas congeladas são deixadas impressas na estrutura tridimensional do universo que vemos hoje.
Usando o novo mapa, o tamanho observado do BAO pode ser usado como uma 'régua padrão' para medir distâncias em nosso universo. "Você tem metros para pequenas unidades de comprimento, quilômetros ou milhas para distâncias entre cidades, e temos o BAO para distâncias entre galáxias e quasares em cosmologia, "explicou Pauline Zarrouk, um aluno de doutorado no Irfu / CEA, Universidade Paris-Saclay, que mediu a distribuição do tamanho observado do BAO.
Os resultados atuais abrangem uma gama de épocas onde nunca foram observados antes, medindo as condições quando o universo tinha apenas três a sete bilhões de anos, mais de dois bilhões de anos antes da formação da Terra.
O experimento eBOSS continua usando o telescópio Sloan, no Observatório Apache Point no Novo México, EUA, observando mais quasares e galáxias mais próximas, aumentando o tamanho do mapa produzido. Depois de concluído, uma nova geração de pesquisas do céu começará, incluindo o Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI) e a missão do satélite Euclid da Agência Espacial Europeia. Isso aumentará a fidelidade dos mapas em um fator de dez em comparação com o eBOSS, revelando o universo e a energia escura em detalhes sem precedentes.
