Pesquisadores desenvolveram um modelo para revelar o que a cor de uma galáxia diz sobre sua distância, sendo usado para medir estruturas cósmicas.
Usando observações telescópicas e espectroscopia, os pesquisadores analisam a estrutura e a idade do universo, estudando como a matéria escura e a energia escura influenciam a formação e a distribuição de galáxias.
Evolução Cósmica:
Nosso universo tem cerca de 13,8 bilhões de anos. Ao longo da vastidão desse tempo, as menores assimetrias iniciais cresceram até as estruturas de grande escala que podemos ver através de nossos telescópios no céu noturno: galáxias como a nossa Via Láctea, aglomerados de galáxias e até mesmo agregações maiores de matéria ou filamentos de gás e poeira.
A rapidez com que esse crescimento ocorre depende, pelo menos no universo de hoje, de uma espécie de luta livre entre forças naturais: a matéria escura, que mantém tudo unido por meio de sua gravidade e atrai matéria adicional, pode se manter contra a energia escura, que afasta cada vez mais o universo”
“Se pudermos medir com precisão as estruturas no céu, poderemos observar essa luta”, diz o astrofísico da LMU Daniel Grün.
É aqui que entram os projetos de observação telescópica, capturando grandes faixas do céu com muita precisão em imagens. Por exemplo, há o Dark Energy Survey com o telescópio Blanco no Chile e o satélite Euclid recentemente comissionado. Cientistas da LMU estão envolvidos em ambos os projetos, inclusive em funções de liderança, há anos.
Desafios na Medição de Distância Cósmica:
Embora determinar com precisão as distâncias de estruturas e galáxias individuais de nós nem sempre seja fácil, é de vital importância. Afinal, quanto mais distante uma galáxia está, mais tempo sua luz viaja até nós e, portanto, mais antigo é o instantâneo do universo revelado por sua observação.
Uma importante fonte de informação é a cor observada de uma galáxia, que é medida por telescópios terrestres como o Blanco ou satélites como o Euclid. Um novo estudo de uma equipe liderada por Jamie McCullough e Daniel Grün, que foi publicado no periódico MNRAS, analisou o maior conjunto de dados até o momento e esclarece o que a cor de várias galáxias realmente diz sobre sua verdadeira distância.
Espectroscopia e desvio para o vermelho:
Em princípio, a distância de uma galáxia pode ser determinada com precisão por meio da espectroscopia. Isso envolve medir as linhas espectrais de galáxias distantes. À medida que o universo como um todo se expande, elas parecem ter um comprimento de onda maior, quanto mais distante de nós uma galáxia está localizada. Isso ocorre porque as ondas de luz de galáxias distantes são esticadas na longa jornada até nós.
Esse efeito, conhecido como desvio para o vermelho, também altera as cores aparentes que os instrumentos medem na imagem da galáxia. Elas parecem mais vermelhas do que são na realidade. Isso é semelhante ao efeito Doppler que ouvimos no tom aparente da sirene de uma ambulância quando ela passa por nós e se afasta.
“Se pudermos combinar informações de distância com medições do formato das galáxias, podemos inferir estruturas em larga escala a partir das distorções da luz.”
Jamie McCullough
Diversidade de galáxias e integração de dados
Jamie McCullough é pesquisadora de doutorado na LMU e na Universidade de Stanford. Para sua análise, ela usou medições espectroscópicas do Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) em conjunto com o maior conjunto de dados até o momento para a medição precisa das cores das galáxias (KiDS-VIKING).
Especificamente, os autores combinaram dados espectroscópicos do DESI de um total de 230.000 galáxias com as cores dessas galáxias na pesquisa KiDS-VIKING e usaram essas informações para determinar a relação entre a distância de uma galáxia de nós e sua cor e brilho observados. Não há duas galáxias no universo iguais, mas para cada classe de galáxias semelhantes, há uma relação especial entre a cor observada e o desvio para o vermelho.
“Se pudermos combinar informações de distância com medições do formato das galáxias, podemos inferir estruturas em larga escala a partir das distorções de luz”, diz Jamie McCullough.
Os resultados do estudo permitem determinar estatisticamente a distância real de cada galáxia observada em imagens tiradas pelo Euclid ou pelo Dark Energy Survey.
Voo interativo por milhões de galáxias:
Avanços na compreensão das estruturas cósmicas
Analisando as distorções observadas nas imagens da galáxia, os cientistas poderão aprender algo sobre o comportamento das estruturas cósmicas hoje e bilhões de anos atrás e entendê-las melhor. Isso produzirá insights sobre a história evolutiva do universo.
Para poder observar o curso da formação da estrutura ao longo do tempo, você não precisa esperar bilhões de anos; basta medir a estrutura a várias distâncias da Terra. Com imagens sozinhas, isso é quase impossível, pois você não pode simplesmente dizer a distância de uma galáxia para a nossa a partir de sua aparência em uma imagem. O estudo de Jamie McCullough contém a chave para esse problema ao fornecer um modelo para o que a “cor” aparente de uma galáxia nos diz sobre sua distância de nós.
As forças cósmicas em jogo:
O principal objetivo desta observação e distribuição precisas de galáxias a várias distâncias é derivar insights sobre a grande luta entre as forças naturais da matéria escura e da energia escura.
“Para realmente ver o que está acontecendo, você tem que ser capaz de observar as rodadas individuais desta partida”, diz Grün. Isso ocorre porque a energia escura está pronta para alcançar e potencialmente deter a formação de maiores acumulações de massa no universo completamente.
“Só então entenderemos o que a matéria escura e a energia escura realmente são, e qual delas acabará prevalecendo.”
Publicado em 12/09/2024 00h29
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