A luz de galáxias distantes revela informações importantes sobre a natureza do universo e permite que os cientistas desenvolvam modelos de alta precisão da história, evolução e estrutura do cosmos.

A gravidade associada a grandes bolsões de matéria escura que se encontram entre a Terra e essas galáxias, Contudo, destrói esses sinais de luz galáctica. A gravidade distorce a luz das galáxias - um processo chamado lente gravitacional - e também alinha ligeiramente as galáxias fisicamente, resultando em sinais de luz de lente gravitacional adicionais que contaminam os dados verdadeiros.

Em um estudo publicado pela primeira vez em 5 de agosto na The Cartas de jornal astrofísico , Cientistas da Universidade do Texas em Dallas demonstraram o primeiro uso de um método chamado autocalibração para remover a contaminação de sinais de lentes gravitacionais. Os resultados devem levar a modelos cosmológicos mais precisos do universo, disse o Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, professor de física da Escola de Ciências Naturais e Matemática e autor correspondente do estudo.

"O método de autocalibração é algo que outros propuseram há cerca de 10 anos; muitos pensaram que era apenas um método teórico e se afastaram dele, "Ishak-Boushaki disse." Mas eu intuitivamente senti a promessa. Após oito anos de investigação persistente amadurecendo o próprio método, e nos últimos dois anos aplicando-o aos dados, deu frutos com consequências importantes para os estudos cosmológicos. "

Uma lente no universo

Lentes gravitacionais são um dos métodos mais promissores da cosmologia para fornecer informações sobre os parâmetros que fundamentam o modelo atual do universo.

"Pode nos ajudar a mapear a distribuição da matéria escura e descobrir informações sobre a estrutura do universo. Mas a medição de tais parâmetros cosmológicos pode estar errada em até 30% se não extrairmos a contaminação no sinal de lente gravitacional, "Ishak-Boushaki disse.

Devido à forma como as galáxias distantes se formam e ao ambiente em que se formam, eles estão ligeiramente alinhados fisicamente com a matéria escura próxima a eles. Este alinhamento intrínseco gera sinais adicionais de lentes espúrias, ou um viés, que contaminam os dados das galáxias e, portanto, distorcem a medição dos principais parâmetros cosmológicos, incluindo aqueles que descrevem a quantidade de matéria escura e energia escura no universo e a velocidade com que as galáxias se afastam umas das outras.

Para complicar ainda mais, existem dois tipos de alinhamento intrínseco que requerem diferentes métodos de mitigação. Em seu estudo, a equipe de pesquisa usou o método de autocalibração para extrair os sinais incômodos de um tipo de alinhamento chamado cisalhamento gravitacional de forma intrínseca, qual é o componente mais crítico.

"Nosso trabalho aumenta significativamente as chances de sucesso para medir as propriedades da energia escura de forma precisa, que nos permitirá entender o que está causando a aceleração cósmica, "Ishak-Boushaki disse." Outro impacto será determinar com precisão se a teoria geral da relatividade de Einstein se mantém em escalas muito grandes no universo. Estas são questões muito importantes. "

Impacto na cosmologia

Várias pesquisas científicas de grande porte com o objetivo de compreender melhor o universo estão em andamento, e eles irão coletar dados de lentes gravitacionais. Isso inclui o Legacy Survey of Space and Time (LSST) do Observatório Vera C. Rubin, a missão Euclides da Agência Espacial Européia e o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA.

"O grande vencedor aqui serão as próximas pesquisas de lentes gravitacionais. Realmente seremos capazes de obter todo o potencial delas para compreender nosso universo, "disse Ishak-Boushaki, que é membro e convocador da Colaboração Científica de Energia Escura do LSST.

O método de autocalibração para remover sinais contaminados foi proposto pela primeira vez pelo Dr. Pengjie Zhang, professor de astronomia na Universidade Jiao Tong de Xangai e co-autor do estudo atual.

Ishak-Boushaki desenvolveu ainda mais o método e o introduziu no reino das observações cosmológicas, junto com um de seus ex-alunos, Michael Troxel MS'11, Ph.D.'14, agora é professor assistente de física na Duke University. Desde 2012, a pesquisa foi apoiada por duas bolsas para Ishak-Boushaki da National Science Foundation (NSF).

"Nem todo mundo tinha certeza de que a autocalibração levaria a um resultado tão importante. Alguns colegas foram encorajadores; alguns estavam céticos, "Ishak-Boushaki disse." Eu aprendi que vale a pena não desistir. Minha intuição era que, se fosse feito da maneira certa, iria funcionar, e sou grato à NSF por ver a promessa desse trabalho. "