p As anisotropias da radiação cósmica de fundo, ou CMB, conforme observado pela missão Planck da ESA. O CMB é um instantâneo da luz mais antiga do nosso cosmos, impresso no céu quando o Universo tinha apenas 380.000 anos. Ele mostra pequenas flutuações de temperatura que correspondem a regiões de densidades ligeiramente diferentes, representando as sementes de todas as estruturas futuras:as estrelas e galáxias de hoje. A primeira vista nesta sequência mostra anisotropias na temperatura do CMB na resolução total obtida por Planck. Na segunda visão, as anisotropias de temperatura foram filtradas para mostrar principalmente o sinal detectado em escalas em torno de 5º no céu. A terceira visualização mostra as anisotropias de temperatura filtradas com uma indicação adicional da direção da fração polarizada do CMB. Uma pequena fração do CMB é polarizada - ela vibra em uma direção preferencial. Este é o resultado do último encontro desta luz com os elétrons, pouco antes de iniciar sua jornada cósmica. Por esta razão, a polarização do CMB retém informações sobre a distribuição da matéria no início do Universo, e seu padrão no céu segue o das pequenas flutuações observadas na temperatura da CMB. Essas imagens são baseadas em dados do lançamento do Planck Legacy, o lançamento de dados final da missão, publicado em julho de 2018. Crédito:ESA / Planck Collaboration
p O satélite Planck da ESA não encontrou nenhuma nova evidência para as intrigantes anomalias cósmicas que apareceram no seu mapa de temperatura do Universo. O último estudo não descarta a relevância potencial das anomalias, mas significa que os astrônomos devem trabalhar ainda mais para entender a origem dessas características intrigantes. p Os resultados mais recentes de Planck vêm de uma análise da polarização da radiação de Fundo Cósmico de Microondas (CMB) - a luz mais antiga da história cósmica, liberada quando o Universo tinha apenas 380 000 anos de idade.
p A análise inicial do satélite, que foi tornado público em 2013, concentrado na temperatura dessa radiação no céu. Isso permite que os astrônomos investiguem a origem e a evolução do cosmos. Embora tenha confirmado principalmente a imagem padrão de como nosso Universo evolui, O primeiro mapa de Planck também revelou uma série de anomalias que são difíceis de explicar dentro do modelo padrão de cosmologia.
p As anomalias são feições tênues no céu que aparecem em grandes escalas angulares. Definitivamente, não são artefatos produzidos pelo comportamento do satélite ou pelo processamento de dados, mas são fracos o suficiente para que possam ser acasos de sorte estatísticos - flutuações que são extremamente raras, mas não totalmente excluídas pelo modelo padrão.
p Alternativamente, as anomalias podem ser um sinal de 'nova física', o termo usado para processos naturais ainda não reconhecidos que estenderiam as leis conhecidas da física.
p Para investigar melhor a natureza das anomalias, a equipe do Planck olhou para a polarização do CMB, que foi revelado após uma análise meticulosa dos dados de multifrequência projetados para eliminar as fontes de emissão de micro-ondas em primeiro plano, incluindo gás e poeira em nossa própria galáxia da Via Láctea.
p Um resumo dos quase 14 bilhões de anos de história do Universo, mostrando em particular os eventos que contribuíram para o Fundo Cósmico da Microondas, ou CMB. A linha do tempo na parte superior da ilustração mostra uma visão artística da evolução do cosmos em grandes escalas. Os processos descritos variam de inflação, a breve era de expansão acelerada que o Universo passou quando tinha uma pequena fração de segundo, para o lançamento do CMB, a luz mais antiga do nosso Universo, impresso no céu quando o cosmos tinha apenas 380.000 anos; e da 'Idade das Trevas' ao nascimento das primeiras estrelas e galáxias, que reionizou o Universo quando ele tinha algumas centenas de milhões de anos, todo o caminho até o tempo presente. Pequenas flutuações quânticas geradas durante a época inflacionária são as sementes da estrutura futura:as estrelas e galáxias de hoje. Após o fim da inflação, partículas de matéria escura começaram a se aglomerar em torno dessas sementes cósmicas, lentamente construindo uma teia cósmica de estruturas. Mais tarde, após o lançamento do CMB, matéria normal começou a cair nessas estruturas, eventualmente dando origem a estrelas e galáxias. As inserções abaixo mostram uma visão ampliada de alguns dos processos microscópicos que ocorrem durante a história cósmica:a partir das pequenas flutuações geradas durante a inflação, à densa sopa de luz e partículas que preencheram o Universo primitivo; desde o último espalhamento de luz fora dos elétrons, que deu origem ao CMB e sua polarização, para a reionização do Universo, causado pelas primeiras estrelas e galáxias, que induziu polarização adicional no CMB. Crédito:ESA
p Este sinal é a melhor medição até o momento dos chamados modos E de polarização CMB, e remonta à época em que os primeiros átomos se formaram no Universo e o CMB foi liberado. É produzido pela maneira como a luz se espalhou pelas partículas de elétrons pouco antes de os elétrons serem reunidos em átomos de hidrogênio.
p Polarização fornece uma visão quase independente da CMB, então, se as anomalias também aparecessem lá, isso aumentaria a confiança dos astrônomos de que eles poderiam ser causados por uma nova física em vez de por acaso estatístico.
p Embora o Planck não tenha sido originalmente projetado para se concentrar na polarização, suas observações foram usadas para criar os mapas de todo o céu mais precisos da polarização CMB até o momento. Estes foram publicados em 2018, melhorando muito a qualidade dos primeiros mapas de polarização do Planck, lançado em 2015.
p Quando a equipe do Planck analisou esses dados, eles não viram nenhum sinal óbvio das anomalias. No melhor, a análise, publicado hoje em
Astronomia e Astrofísica , revelou algumas dicas fracas de que algumas das anomalias podem estar presentes.
p "As medições de polarização do Planck são fantásticas, "diz Jan Tauber, Cientista do projeto ESA Planck.
p "No entanto, apesar dos ótimos dados que temos, não vemos quaisquer vestígios significativos de anomalias ".
p Mapa da amplitude de polarização de fundo cósmico de micro-ondas (CMB) conforme observado pelo satélite Planck da ESA. Embora as flutuações no CMB estejam presentes e tenham sido observadas por Planck em escalas angulares muito pequenas, essas imagens foram filtradas para mostrar principalmente o sinal detectado em escalas bastante grandes no céu, em torno de 5 graus - como comparação, a Lua cheia mede cerca de meio grau. Nessas escalas grandes, uma série de anomalias são observadas na temperatura CMB - essas são características que são difíceis de explicar dentro do modelo padrão de cosmologia, que se baseia no pressuposto de que o Universo, em grandes escalas, tem as mesmas propriedades quando observada em todas as direções. A anomalia mais séria é um déficit no sinal observado em escalas em torno de 5 graus, que é cerca de dez por cento mais fraco do que previsto. Outros traços anômalos são uma discrepância significativa do sinal, conforme observado nos dois hemisférios opostos do céu (os dois hemisférios são delineados pelo grande, curva em forma de U na imagem, estando o norte no centro) e um chamado "ponto frio" - um grande, ponto de baixa temperatura com um perfil de temperatura excepcionalmente íngreme (a localização deste ponto também está destacada no canto inferior direito). Essas anomalias não foram detectadas, pelo menos não em qualquer nível significativo, em observações da polarização CMB de Planck. Uma comparação entre o mapa superior, mostrando a medição total do Planck - compreendendo sinal e ruído - com o mapa inferior, mostrando apenas o ruído, indica que algumas características anômalas podem estar presentes, como, por exemplo, uma assimetria de poder entre os dois hemisférios, mas eles não são estatisticamente convincentes. A falta de anomalias estatisticamente significativas nos mapas de polarização não descarta a relevância potencial daquelas vistas na temperatura, mas torna ainda mais desafiador entender a origem desses recursos intrigantes. As regiões mostradas em cinza nos mapas foram mascaradas na análise para evitar a emissão residual de primeiro plano de nossa Via Láctea ou fontes extragaláticas afetando os resultados cosmológicos. Crédito:ESA / Planck Collaboration
p Diante disso, isso parece tornar as anomalias mais prováveis de serem acaso estatísticos, mas na verdade não descarta a nova física porque a natureza pode ser mais complicada do que imaginamos.
p Por enquanto, não há hipótese convincente de que tipo de nova física poderia estar causando as anomalias. Então, pode ser que o fenômeno responsável só afete a temperatura da CMB, mas não a polarização.
p A partir deste ponto de vista, enquanto a nova análise não confirma que a nova física está ocorrendo, ele coloca restrições importantes sobre ele.
p A anomalia mais séria que apareceu no mapa de temperatura CMB é um déficit no sinal observado em grandes escalas angulares no céu, em torno de cinco graus, como comparação, a Lua cheia mede cerca de meio grau. Em grandes escalas, As medições de Planck são cerca de dez por cento mais fracas do que o modelo padrão de cosmologia poderia prever.
p Planck também confirmou, com alta confiança estatística, outras características anômalas que foram sugeridas em observações anteriores da temperatura CMB, como uma discrepância significativa do sinal observada nos dois hemisférios opostos do céu, e um chamado 'ponto frio' - uma grande, ponto de baixa temperatura com um perfil de temperatura invulgarmente íngreme.
p "Dissemos no momento do primeiro lançamento que o Planck testaria as anomalias usando seus dados de polarização. O primeiro conjunto de mapas de polarização suficientemente limpos para esse fim foi lançado em 2018, agora temos os resultados, "Diz Krzysztof M. Górski, um dos autores do novo artigo, do Jet Propulsion Laboratory (JPL), Caltech, NÓS..
p Mapa da temperatura cósmica de fundo em microondas (CMB) observada pelo satélite Planck da ESA. Embora as flutuações no CMB estejam presentes e tenham sido observadas por Planck em escalas angulares muito pequenas, essas imagens foram filtradas para mostrar principalmente o sinal detectado em escalas bastante grandes no céu, em torno de 5 graus e maior - como comparação, a Lua cheia mede cerca de meio grau. Nessas escalas grandes, uma série de anomalias são observadas na temperatura CMB - essas são características que são difíceis de explicar dentro do modelo padrão de cosmologia, que se baseia no pressuposto de que o Universo, em grandes escalas, tem as mesmas propriedades quando observada em todas as direções. A anomalia mais séria é um déficit no sinal observado em escalas em torno de 5 graus, que é cerca de dez por cento mais fraco do que previsto. Outros traços anômalos são uma discrepância significativa do sinal, conforme observado nos dois hemisférios opostos do céu (os dois hemisférios são delineados pelo grande, curva em forma de U na imagem, estando o norte no centro) e um chamado "ponto frio" - um grande, ponto de baixa temperatura com um perfil de temperatura excepcionalmente íngreme (também destacado no canto inferior direito). Uma comparação entre o mapa superior, mostrando a medição total do Planck - compreendendo sinal e ruído - com o mapa inferior, mostrando apenas o ruído, indica que as características anômalas claramente não são artefatos, pois estão de fato presentes no sinal e não no ruído. Essas anomalias não foram detectadas, pelo menos não em qualquer nível significativo, em observações da polarização CMB de Planck. A falta de anomalias estatisticamente significativas nos mapas de polarização não descarta a relevância potencial daquelas vistas na temperatura, mas torna ainda mais desafiador entender a origem desses recursos intrigantes. As regiões mostradas em cinza nos mapas foram mascaradas na análise para evitar a emissão residual de primeiro plano de nossa Via Láctea ou fontes extragaláticas afetando os resultados cosmológicos. Crédito:ESA / Planck Collaboration
p Infelizmente, os novos dados não levaram o debate adiante, visto que os resultados mais recentes não confirmam nem negam a natureza das anomalias.
p "Temos algumas dicas de que, nos mapas de polarização, pode haver uma assimetria de potência semelhante à observada nos mapas de temperatura, embora permaneça estatisticamente não convincente, "acrescenta Enrique Martínez González, também co-autor do artigo, do Instituto de Física de Cantabria de Santander, Espanha.
p Embora haja uma análise mais aprofundada dos resultados do Planck ocorrendo, é improvável que produzam resultados significativamente novos sobre este assunto. A rota óbvia para fazer progresso é para uma missão dedicada especialmente projetada e otimizada para estudar a polarização CMB, mas esta é, pelo menos, 10 a 15 anos no futuro.
p "Planck nos deu os melhores dados que teremos por pelo menos uma década, "diz o co-autor Anthony Banday do Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie em Toulouse, França.
p Enquanto isso, o mistério das anomalias continua.
