Nota de Imprensa

A matéria escura pode ser mais uniforme do que se esperava

Estudo detalhado de uma grande área do céu feito com base em dados do VST revela resultado intrigante

7 de Dezembro de 2016

A análise de um enorme rastreio de galáxias, obtido pelo Telescópio de Rastreio do VLT do ESO (VST) no Chile, sugere que a matéria escura pode ser menos densa e estar distribuída de forma mais uniforme no espaço do que o que se pensava anteriormente. Uma equipa internacional de astrónomos utilizou dados do Rastreio KiDS (Kilo Degree Survey) para estudar como é que a radiação emitida por cerca de 15 milhões de galáxias distantes é afectada pela influência gravitacional da matéria das estruturas com maiores escalas do Universo. Os resultados do estudo parecem estar em desacordo com resultados anteriores obtidos com o satélite Planck.

Hendrik Hildebrandt do Argelander-Institut für Astronomie em Bona, Alemanha, e Massimo Viola do Observatório de Leiden, Holanda, lideraram uma equipa de astrónomos [1] de instituições de vários países, que processou as imagens obtidas no rastreio KiDS (Kilo Degree Survey), feito com o Telescópio de Rastreio do VLT do ESO (VST), instalado no Chile. Para a análise foram utilizadas imagens do rastreio que cobriam cinco zonas no céu, numa área total de cerca de 2200 vezes o tamanho da Lua Cheia [2] e contendo cerca de 15 milhões de galáxias.

Tirando partido da qualidade de imagem excecional de que o VST usufrui no Paranal e usando software de computador inovador, a equipa conseguiu levar a cabo as medições mais precisas de sempre de um efeito conhecido por cisalhamento cósmico. Trata-se de uma variante subtil do efeito de lente gravitacional fraco, no qual a radiação emitida por galáxias distantes se encontra ligeiramente distorcida pelo efeito gravitacional de enormes quantidades de matéria, como por exemplo enxames de galáxias.

No efeito de cisalhamento cósmico esta matéria não se encontra sob a forma de enxames de galáxias mas sim de estruturas de larga escala do Universo que distorcem a radiação, dando origem a um efeito ainda mais reduzido. Rastreios muito grandes e profundos, tais como o KiDS, são necessários de modo a garantir que o sinal muito fraco do cisalhamento é captado com intensidade suficiente para poder ser medido e utilizado pelos astrónomos para mapear a distribuição da matéria. Este estudo fez uso da maior área total do céu mapeada até à data com esta técnica.

Intrigantemente, os resultados da análise parecem ser inconsistentes com deduções obtidas a partir de resultados do satélite Planck da Agência Espacial Europeia, a principal missão espacial que investiga as propriedades fundamentais do Universo. Particularmente, a medição da equipa KiDS relativa a quão “grumosa” é a matéria que se encontra distribuída no Universo — um parâmetro cosmológico fundamental — é significativamente mais baixa do que o valor derivado dos dados Planck [3].

Massimo Viola explica: “Este resultado indica que a matéria escura na rede cósmica, a qual corresponde a cerca de um quarto do conteúdo do Universo, é menos grumosa do que o que se pensava anteriormente.”

A matéria escura é muito difícil de detectar, inferindo-se apenas a sua presença pelo efeito gravitacional que exerce. Estudos como este são atualmente a melhor maneira de determinar a forma, a escala e a distribuição desta matéria invisível.

O resultado surpreendente deste estudo tem igualmente implicações na compreensão mais alargada do Universo e em como é que este evoluiu durante os quase 14 mil milhões de anos da sua história. Um tal desacordo aparente com os resultados anteriormente estabelecidos pelo Planck significa que os astrónomos terão agora que reformular o seu conhecimento de alguns dos aspectos fundamentais do desenvolvimento do Universo.

Hendrik Hildebrandt comenta: “Os nossos resultados ajudarão a refinar os modelos teóricos que explicam como é que o Universo se desenvolveu desde o seu início até aos dias de hoje.”

A análise dos dados do rastreio KiDS do VST é um passo importante, no entanto espera-se que telescópios futuros executem rastreios do céu ainda maiores e mais profundos.

A co-líder do estudo, Catherine Heymans da Universidade de Edinburgh, Reino Unido, acrescenta: “Desvendar o que se passou desde o Big Bang é um desafio complexo, mas ao estudarmos o céu distante, podemos construir uma imagem de como é que o nosso Universo moderno evoluiu.”

“Deparamo-nos atualmente com uma discrepância intrigante relativamente à cosmologia derivada pelo Planck. Missões futuras, tais como o satélite Euclid e o Telescópio de Rastreio Large Synoptic, permitirão repetir estas medições e compreender melhor o que é que o Universo nos está a querer dizer”, conclui Konrad Kuijken (Observatório de Leiden, Holanda), investigador principal do rastreio KiDS.

Notas

[1] A equipa internacional KiDS inclui cientistas da Alemanha, Holanda, Reino Unido, Austrália, Itália, Malta e Canadá.

[2] O que corresponde a cerca de 450 graus quadrados, ou seja um pouco mais de 1% de todo o céu.

[3] O parâmetro medido chama-se S₈ e o seu valor é uma combinação do tamanho das flutuações de densidade e da densidade média de uma secção do Universo. Flutuações maiores em zonas de menor densidade do Universo têm um efeito similar a flutuações de amplitude menor em regiões mais densas, não se conseguindo distinguir ambos os efeitos em observações de lentes gravitacionais fracas. O índice 8 corresponde a uma região de 8 milhões de parsecs de tamanho, a qual é usada por convenção neste tipo de estudos.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “KiDS-450: Cosmological parameter constraints from tomographic weak gravitational lensing”, de H. Hildebrandt et al., que será publicado na revista da especialidade Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A equipa é composta por H. Hildebrandt (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Alemanha), M. Viola (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Holanda), C. Heymans (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, RU), S. Joudaki (Centre for Astrophysics & Supercomputing, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Austrália), K. Kuijken (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Holanda), C. Blake (Centre for Astrophysics & Supercomputing, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Austrália), T. Erben (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Alemanha), B. Joachimi (University College London, London, RU), D Klaes (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Alemanha), L. Miller (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, RU), C.B. Morrison (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Alemanha), R. Nakajima (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Alemanha), G. Verdoes Kleijn (Instituto Astronómico Kapteyn, Universidade de Groningen, Groningen, Holanda), A. Amon (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, RU), A. Choi (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, RU), G. Covone (Departamento de Física, Universidade de Napoli Federico II, Napoli, Itália), J.T.A. de Jong (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Holanda), A. Dvornik (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Holanda), I. Fenech Conti (Institute of Space Sciences and Astronomy (ISSA), Universidade de Malta, Msida, Malta; Departamento de Física, Universidade de Malta, Msida, Malta), A. Grado (INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Itália), J. Harnois-Déraps (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK; Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canadá), R. Herbonnet (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Holanda), H. Hoekstra (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Holanda), F. Köhlinger (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Holanda), J. McFarland (Instituto Astronómico Kapteyn, Universidade de Groningen, Groningen, Holanda), A. Mead (Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canadá), J. Merten (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, RU), N. Napolitano (INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Itália), J.A. Peacock (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, RU), M. Radovich (INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Itália), P. Schneider (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Alemanha), P. Simon (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Alemanha), E.A. Valentijn (Instituto Astronómico Kapteyn, Universidade de Groningen, Groningen, Holanda), J.L. van den Busch (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Alemanha), E. van Uitert (University College London, London, RU) e L. van Waerbeke (Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canadá).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

• Artigo científico
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Bonn, Germany
Tel: +49 228 73 1772
Email: hendrik@astro.uni-bonn.de

Massimo Viola
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Leiden, The Netherlands
Tel: +31 (0)71 527 8442
Email: viola@strw.leidenuniv.nl

Catherine Heymans
Institute for Astronomy, University of Edinburgh
Edinburgh, United Kingdom
Tel: +44 131 668 8301
Email: heymans@roe.ac.uk

Konrad Kuijken
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 715275848
Telm: +31 628956539
Email: kuijken@strw.leidenuniv.nl

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1642, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.