Um consórcio internacional compilou o mapa 3D mais abrangente do cosmos observável já feito, melhorando significativamente nossa compreensão da história cosmológica e levantando novas questões sobre as leis fundamentais que governam o universo.
O mapa atualizado, feito a partir de dados coletados pelo Sloan Digital Sky Survey (SDSS, ou “pesquisa digital do céu Sloan”, em tradução livre), oferece um histórico detalhado do cosmos, desde o Big Bang e sua fase inicial de expansão até a era atual.
A fase mais recente do projeto é denominada “extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey” (eBOSS, ou “Pesquisa Espectroscópica de Oscilação Bariátrica Estendida”, em tradução livre). Ela inclui as posições e distâncias de mais de 4 milhões de galáxias e quasares ultrabrilhantes em torno de buracos negros supermassivos, de acordo com um comunicado da EPFL, um instituto de pesquisa suíço. Os novos resultados estão mostrando como o universo evoluiu ao longo de um período de 11 bilhões de anos, preenchendo uma lacuna importante em nosso conhecimento.
“Em 2012, lancei o projeto eBOSS com a ideia de produzir o mapa 3D mais completo do Universo durante toda a sua trajetória, implementando pela primeira vez objetos celestes que indicam a distribuição da matéria no universo distante, galáxias que formam ativamente estrelas e quasares”, disse Jean-Paul Kneib, um dos líderes do projeto e astrofísico da EPFL, em um comunicado. “É um grande prazer ver o resultado deste trabalho hoje.”
O projeto eBOSS resultou em 23 novos artigos científicos (mais o novo mapa), que foram colocados nesta segunda (20) no servidor de pré-impressão arXiv.
Os astrofísicos já haviam recontado os primeiros dias do universo, calculando a abundância de elementos criados após o Big Bang e estudando a radiação cósmica de fundo em micro-ondas — o resíduo resfriado da primeira luz do universo.
Os cientistas também têm uma boa noção da história cosmológica recente, conforme informado por mapas galácticos e medições de distância.
Mas “existe uma lacuna problemática nos 11 bilhões de anos que ficam no meio das duas coisas”, disse Kyle Dawson, cosmologista da Universidade de Utah e principal pesquisador do eBOSS, em um comunicado do SDSS.
Para olhar para essa lacuna de 11 bilhões de anos, os cientistas se concentraram em galáxias e quasares, procurando padrões de como eles estão distribuídos pelo universo. Essas observações foram então combinadas com os dados coletados durante as fases anteriores do SDSS, que remontam a 1998.
“Em conjunto, análises detalhadas do mapa do eBOSS e as experiências anteriores do SDSS forneceram agora as medições mais precisas do histórico de expansão no intervalo de tempo cósmico mais amplo já reconstituído”, Will Percival, astrofísico da Universidade de Waterloo e Survey Scientist do eBOSS, disse na declaração da EPFL. “Esses estudos nos permitem conectar todas essas medidas em uma história completa da expansão do universo.”
O mapa atualizado mostra vazios e filamentos que definiram o universo apenas 300 mil anos após o Big Bang, que ocorreu 13,8 bilhões de anos atrás. Ao identificar quasares antigos — núcleos galácticos extremamente brilhantes em torno de buracos negros supermassivos — os pesquisadores foram capazes de mapear regiões com mais de 11 bilhões de anos. Para mapear períodos mais recentes, ou seja, regiões entre 6 bilhões e 11 bilhões de anos, os cientistas rastrearam padrões na distribuição de galáxias, que posteriormente permitiram medições mais precisas da energia escura.
“Uma das coisas que queremos descobrir é a evolução temporal da energia escura — essa coisa misteriosa que está causando a aceleração do universo”, disse Ashley Ross, cientista do projeto e pesquisadora da Universidade Estadual de Ohio, ao Ohio State News.
De acordo com os novos dados, o universo entrou em sua fase de expansão acelerada há cerca de 6 bilhões de anos e vem aumentando a velocidade desde então.
Curiosamente, os novos dados do eBOSS estão complicando nossa compreensão da taxa em que o universo está se expandindo, conhecida como Constante Hubble. Parece haver uma discrepância entre a taxa local (isto é, recente) de expansão universal em comparação com o universo primitivo, e a diferença chega a 10%. É “improvável que essa diferença de 10% seja aleatória devido à alta precisão e grande variedade de dados no banco do eBOSS”, diz a EPFL.
Não está claro por que deveria haver uma diferença na taxa de expansão entre o universo local e o inicial, mas pode ter algo a ver com uma forma desconhecida de energia ou matéria que existia na época.
Isso agora representa uma possibilidade tentadora que terá que ser pesquisada em trabalhos futuros. Essa pode ser a imagem mais abrangente do universo até o momento, mas também mostra que ainda falta muita coisa para descobrir.