Com capacidades únicas para rastrear flutuações de energia de microondas, um pequeno observatório nas montanhas dos Andes, no norte do Chile, produziu mapas de 75% do céu como parte de um esforço para medir a origem e a evolução do universo com mais precisão.



O Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) da Fundação Nacional de Ciência dos EUA, uma colaboração liderada por astrofísicos da Universidade Johns Hopkins, criou os mapas. Ao medir a polarização das microondas, ou como estas ondas de energia se movem em direções específicas, a equipa está a investigar a história e a física do universo – desde os primeiros momentos até à formação de galáxias, estrelas e planetas.

Os novos mapas do céu e as interpretações da equipe serão publicados no The Astrophysical Journal .

Os resultados melhoram significativamente as observações onde os cientistas precisam filtrar as microondas, uma forma de luz invisível, emitida pela nossa galáxia, a Via Láctea, relata a equipe. Espera-se que as descobertas ajudem os cientistas a obter uma melhor compreensão da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, a radiação residual do universo quente, denso e jovem que evoluiu ao longo dos seus 13,8 mil milhões de anos de vida. Os cosmólogos usam este sinal para reunir evidências importantes sobre o universo primitivo.

"Ao estudar a polarização da radiação cósmica de fundo, os astrofísicos podem inferir como o Universo deve ter sido em épocas anteriores," disse Tobias Marriage, professor de física e astronomia da Johns Hopkins que co-lidera a equipa. "Os astrofísicos podem remontar a tempos muito antigos - às condições iniciais, aos primeiros momentos em que a matéria no universo e a distribuição de energia foram estabelecidas - e podem ligar tudo isso ao que vemos hoje."

Os novos mapas CLASS fornecem informações adicionais sobre um sinal específico chamado polarização linear, que provém da radiação criada por eletrões em movimento rápido que giram em torno do campo magnético da Via Láctea. Este sinal ajuda os cientistas a estudar a nossa galáxia, mas também pode confundir a sua visão do Universo primitivo.

"As descobertas melhoram dramaticamente a nossa compreensão dos processos físicos no universo primitivo que poderiam ter criado um fundo de polarização circular, uma forma distinta de radiação de micro-ondas. Para a polarização linear, os novos resultados melhoraram as medições dos sinais da Via Láctea. Eles mostram um alto grau de concordância e excedem a sensibilidade de missões espaciais anteriores", disse Charles L. Bennett, professor ilustre da Bloomberg, professor ex-aluno do centenário e bolsista da Johns Hopkins Gilman em física e astronomia.

"Estudar a radiação remanescente desde o início do universo é fundamental para compreender como todo o cosmos surgiu e por que é do jeito que é", diz Nigel Sharp, diretor de programa da Divisão de Ciências Astronômicas da NSF, que apoiou o estudo. Conjunto de telescópios CLASS desde antes de 2010.

"Estas novas medições fornecem detalhes essenciais em grande escala dentro do nosso quadro crescente de variações presentes na radiação cósmica de fundo - um feito que é particularmente impressionante porque foi alcançado usando instrumentos terrestres."

Ao contrário das missões espaciais, a investigação abre caminho para observações mais detalhadas com telescópios terrestres que permitem melhorias contínuas na instrumentação. O observatório CLASS implementou novas tecnologias, incluindo alimentações de paredes lisas para guiar a radiação do espaço para detectores, detectores personalizados e novos moduladores de polarização. Todos os três foram desenvolvidos em colaboração entre a NASA e a Johns Hopkins.

"É muito importante conhecer o brilho da emissão da nossa galáxia, a Via Láctea, porque é isso que temos de corrigir para realizar uma análise mais profunda da radiação cósmica de fundo em micro-ondas," disse o autor principal Joseph Eimer, astrofísico da Johns Hopkins.

"O CLASS tem muito sucesso na caracterização da natureza desse sinal para que possamos reconhecê-lo e remover esses contaminantes das observações. O projeto está na vanguarda da promoção de medições de polarização baseadas no solo em escalas maiores."

A equipa disse que os resultados estabelecem um novo padrão para a detecção de polarização nas maiores escalas a partir de um observatório terrestre, oferecendo possibilidades promissoras para futuras investigações, particularmente com a inclusão de dados CLASS adicionais, tanto já obtidos como de observações em curso.

Mais informações: Jornal Astrofísico (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad1abf
Informações do diário: Jornal Astrofísico

Fornecido pela Universidade Johns Hopkins