Nos primeiros momentos, depois Big Bangele universo Era uma sopa de partículas elementares muito densa e muito quente, que o físico Eles chamam de plasma. Duas forças opostas estavam agindo naquele momento. Por um lado, a pressão que tentava separar as partículas. Por outro lado, a gravidade, que tentou juntá-los. Esse cabo de guerra cósmico produziu ondas de densidade, ou acústicas, que se propagaram no plasma. Esses são os sons do universo primitivo.
Agora conseguimos medir a pegada dessas ondas sonoras no universo há 7.000 milhões de anos e elas oferecem pistas sobre a energia escura.
As ondas sonoras congelaram
Ondas acústicas viajaram pelo cosmos à medida que ele se expandia e esfriava. Cerca de 400 mil anos depois do Big Bang, o plasma esfriou tanto que átomos neutros começaram a se formar e as ondas sonoras pararam. Mas deixaram uma marca na forma como a matéria é distribuída. Está impressão digitalsurpreendentemente, é observado hoje, e podemos medi-lo, na distribuição das galáxias.
Os cosmólogos chamam essa distância de escala de oscilação acústica bárion (BAO). Oscilações acústicas bariônicas). Esta escala também permite algo muito interessante: medir a energia escura na distribuição das galáxias.
Uma vareta de medição cósmica
A distância que a onda sonora percorreu no plasma primordial pode ser calculada com grande precisão e nos dá uma medida para o universo. Uma haste com comprimento de cerca de 489 milhões de anos-luz. É gigantesco e por isso está muito bem adaptado para medir distâncias cósmicas. É o exemplo mais importante do que cosmólogos Eles chamam isso de regra padrão.
Na verdade, o universo é tão grande que a luz das galáxias leva bilhões de anos para chegar aos observatórios na Terra. Portanto, detectamos galáxias distantes como eram quando a luz as deixou e, assim, vemos o história do universo primitivo.
Observando o escala de oscilações acústicas (BAO) A diferentes distâncias (diferentes épocas do universo) podemos conhecer a evolução da expansão cósmica, e com ela as propriedades do setor escuro: matéria escura e energia escura.
DES mediu galáxias no universo há 7 bilhões de anos
Mapeamento de energia escura (DES) Pesquisa de Energia Escura) acaba de publicar uma nova medição da escala BAO no universo há 7 mil milhões de anos. Isso tem cerca de metade da idade dele. A medição tem alta precisão (2%). É o mais preciso já feito em uma época tão antiga no universo.
DES é um grande projeto internacional no qual participam mais de 400 cientistas de 7 países. Espanha faz parte do projeto desde o seu início, em 2005, através de 4 instituições, duas em Barcelona (IFAE e ICE) e duas em Madrid (CIEMAT e IFT). A equipe científica internacional do DES projetou e instalou uma das maiores câmeras do mundo no telescópio Blanco, no Chile. Com seus 500 milhões de pixels, é capaz de capturar imagens de objetos extremamente distantes.
400 milhões de galáxias
O projeto DES foi especialmente concebido para estudar a energia escura, obtendo imagens muito profundas do universo. Fotografou um oitavo do céu do hemisfério sul. Mais de 400 milhões de galáxias são identificadas nessas imagens, além de muitas outras objetos celestes. Foram coletados dados de 2013 a 2019 e agora entrou na fase final de sua análise científica. DES usa vários métodos independentes para estudar a energia escura. Uma delas é a medição na escala BAO, liderada por investigadores espanhóis e que agora foi tornada pública.
Para medir a escala BAO, foram selecionadas 16 milhões de galáxias, escolhidas especificamente para determinar com precisão a distância em que estão localizadas. A luz que emitiram há cerca de 7 mil milhões de anos chega agora à câmara DES, permitindo-lhe observar o universo antigo. E ele observa que, de fato, as galáxias têm uma tendência maior a serem separadas umas das outras por um Ângulo de 2,90 graus no céu. Este é o sinal da escala BAO, a evidência daqueles sinais acústicos que deixaram sua marca na distribuição das galáxias.
Esta escala também pode ser determinada no cosmos primitivo, usando a luz mais antiga do universo, a radiação de fundo em micro-ondas. Esta radiação remonta ao momento em que os átomos se formaram e a onda sonora parou, cerca de 400 mil anos após o Big Bang.
Um teste muito exigente para a teoria do Big Bang
A comparação entre o resultado obtido na radiação de fundo e o obtido no mapeamento de galáxias é um dos testes mais exigentes a que a teoria do Big Bang pode ser submetida. Nesta comparação, o resultado do DES acaba por ser 4% superior ao que seria esperado de acordo com a radiação de fundo, medida pelo satélite Planck em 2018, embora esteja em boa concordância com medições anteriores de outros mapeadores de galáxias, como o BOSS. e sua extensão eBOSS.
Todas essas medições estão de acordo com a teoria do Big Bang e da energia escura na forma de uma constante cosmológica, mas devemos considerar Mais dados para confirmar se essa pequena diferença de 4% é real ou uma mera flutuação estatística.
O próximo passo é combinar esse resultado com outras técnicas de estudo da energia escura no DES, que serão obtidas ao longo deste ano. Além disso, existem outros projetos que também publicarão seus resultados ao longo de 2024, como o DESI, especialmente desenvolvido para medir a escala BAO com enorme precisão ao longo da história do universo.
Se houver nova física no cosmos, iremos confirmá-la muito em breve.
Eusebio Sánchez Álvaro, cosmologia e física de partículas, Centro de Pesquisas Energéticas, Ambientais e Tecnológicas (CIEMAT).
Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o original.
