Durante décadas, o modelo cosmológico predominante usado pelos cientistas foi baseado na teoria de que, além da matéria bariônica - também conhecida como. Matéria "normal" ou "luminosa", que podemos ver - o universo também contém uma quantidade substancial de massa invisível. Essa “matéria escura” representa cerca de 26,8% da massa do universo, enquanto a matéria normal é responsável por apenas 4,9%.
Embora a busca por Dark Matter esteja em andamento e evidências diretas ainda não sejam encontradas, os cientistas também estão cientes de que cerca de 90% da matéria normal do Universo ainda não foi detectada. De acordo com dois novos estudos recentemente publicados, grande parte dessa matéria normal - que consiste em filamentos de gás quente e difuso que liga galáxias - pode finalmente ter sido encontrada.
O primeiro estudo, intitulado "Uma busca por filamentos de gás quente / quente entre pares de galáxias vermelhas luminosas do SDSS", apareceu no Avisos mensais da Royal Astronomic Society. O estudo foi liderado por Hideki Tanimura, então candidato a PhD na Universidade da Colúmbia Britânica, e incluiu pesquisadores do Instituto Canadense de Pesquisa Avançada (CIFAR), da Universidade John Moores de Liverpool e da Universidade de KwaZulu-Natal.
O segundo estudo, que apareceu recentemente na internet, foi intitulado "Bárions desaparecidos na web cósmica revelada pelo efeito Sunyaev-Zel'dovich". Essa equipe consistiu de pesquisadores da Universidade de Edimburgo e foi liderada por Anna de Graaff, uma estudante de graduação do Instituto de Astronomia do Observatório Real de Edimburgo. Trabalhando independentemente um do outro, essas duas equipes resolveram um problema da matéria que faltava no Universo.
Com base em simulações cosmológicas, a teoria predominante tem sido a de que a matéria normal do Universo, anteriormente não detectada, consiste em fios de matéria bariônica - ou seja, prótons, nêutrons e elétrons - que flutuam entre galáxias. Essas regiões são conhecidas como “Rede Cósmica”, onde o gás de baixa densidade existe a temperaturas de 105 a 107 K (-168 t0 -166 ° C; -270 a 266 ° F).
Para o bem de seus estudos, as duas equipes consultaram dados da Planck Collaboration, um empreendimento mantido pela Agência Espacial Européia que inclui todos aqueles que contribuíram para a Planck missão (ESA). Isso foi apresentado em 2015, onde foi usado para criar um mapa térmico do Universo, medindo a influência do efeito Sunyaev-Zeldovich (SZ).
Este efeito refere-se a uma distorção espectral no fundo cósmico de microondas, onde os fótons são espalhados por gás ionizado em galáxias e estruturas maiores. Durante sua missão de estudar o cosmos, o Planck O satélite mediu a distorção espectral dos fótons CMB com grande sensibilidade, e o mapa térmico resultante foi usado para mapear a estrutura em larga escala do Universo.
No entanto, os filamentos entre galáxias pareciam muito fracos para os cientistas examinarem na época. Para remediar isso, as duas equipes consultaram dados dos catálogos da galáxia CMASS do Norte e do Sul, que foram produzidos a partir do 12º lançamento de dados do Sloan Digital Sky Survey (SDSS). A partir desse conjunto de dados, eles selecionaram pares de galáxias e se concentraram no espaço entre elas.
Eles então empilharam os dados térmicos obtidos por Planck para essas áreas umas sobre as outras, a fim de fortalecer os sinais causados pelo efeito SZ entre galáxias. Como o Dr. Hideki disse à Space Magazine por e-mail:
“A pesquisa da galáxia SDSS fornece uma forma da estrutura em larga escala do Universo. A observação de Planck fornece um mapa de pressão de gás no céu com uma melhor sensibilidade. Combinamos esses dados para sondar o gás de baixa densidade na teia cósmica. ”
Enquanto Tanimura e sua equipe empilhavam dados de 260.000 pares de galáxias, De Graaff e sua equipe empilhavam dados de mais de um milhão. No final, as duas equipes apresentaram fortes evidências de filamentos de gás, embora suas medidas diferissem um pouco. Enquanto a equipe de Tanimura descobriu que a densidade desses filamentos era cerca de três vezes a densidade média no vazio ao redor, De Graaf e sua equipe descobriram que eram seis vezes a densidade média.
"Detectamos estatisticamente o gás de baixa densidade na teia cósmica por um método de empilhamento", disse Hideki. “A outra equipe usa quase o mesmo método. Nossos resultados são muito semelhantes. A principal diferença é que estamos investigando um universo próximo, por outro lado, eles estão investigando um universo relativamente mais distante. ”
Esse aspecto em particular é particularmente interessante, pois sugere que, com o tempo, a matéria bariônica na Web Cósmica se tornou menos densa. Entre esses dois resultados, os estudos representaram entre 15 e 30% do conteúdo bariônico total do Universo. Embora isso signifique que ainda resta uma quantidade significativa da matéria bariônica do Universo, é, no entanto, uma descoberta impressionante.
Como Hideki explicou, seus resultados não apenas apóiam o atual modelo cosmológico do Universo (o modelo Lambda CDM), mas também vão além:
“Os detalhes em nosso universo ainda são um mistério. Nossos resultados lançam luz e revelam uma imagem mais precisa do universo. Quando as pessoas foram para o oceano e começaram a fazer um mapa do nosso mundo, ele não era usado para a maioria das pessoas na época, mas agora usamos o mapa do mundo para viajar para o exterior. Da mesma forma, um mapa de todo o universo pode não ser valioso agora, porque não temos uma tecnologia para ir muito longe no espaço. No entanto, pode ser valioso 500 anos depois. Estamos no primeiro estágio de fazer um mapa de todo o universo. ”
Também abre oportunidades para estudos futuros da Comsic Web, que sem dúvida se beneficiarão da implantação de instrumentos da próxima geração como o James Webb Telescope, o Atacama Cosmology Telescope e o Q / U Imaging ExperimenT (QUIET). Com alguma sorte, eles serão capazes de identificar o restante da matéria que falta. Então, talvez possamos finalmente concentrar-nos em toda a massa invisível!
