Além da matéria escura e energia escura

01 de junho de 2017 | LIneA

Grandes levantamentos astronômicos como, por exemplo, o Dark Energy Survey (DES), o Sloan Digital Sky Survey – IV (SDSS), e o Large Synoptic Survey Telescope (LSST), têm como objetivo principal a caracterização da energia escura e da matéria escura, dois notórios desconhecidos. A matéria escura contribuiu para a formação dos primeiros bolsões de matéria que mais tarde atrairiam a matéria ordinária (chamada de bariônica), resultando na formação das galáxias e demais estruturas do Universo. À energia escura atribui-se a causa do Universo se expandir de forma acelerada. Para examinar estas questões de natureza cosmológica, levantamentos profundos e de grande área do céu se fazem necessários. Estes levantamentos fotométricos, por outro lado, permitem estudos em áreas da astronomia tão distintas como as do Sistema Solar, da arqueologia e descoberta de satélites da Via Láctea, e até de como as galáxias evoluem. É sobre esta última que comentaremos a seguir.

As galáxias apresentam uma diversidade enorme em suas formas ( veja uma galeria delas), de seus brilhos intrínsecos, de tamanhos, e de como interagem com companheiras (ou não). Esta ilhas gigantes do Universo são constituídas por gás, poeira, estrelas, e matéria escura. Ao longo da história do Universo, as galáxias “evoluem” de diversas formas. Por exemplo, uma galáxia pode sofrer colisão ou captura por uma companheira (ver Figura 1) e ter sua forma alterada. Outra forma de evoluírem é através do uso do gás e poeira que possuam para formar novas estrelas. As galáxias podem estar aglomeradas em maior ou menor grau, habitando regiões em que não tenham companheiras próximas até aquelas que estão em interiores de aglomerados de galáxias muito ricos (ver Figura 2). Processos físicos distintos em cada local farão as galáxias evoluírem de maneira diferenciada.

Tomando o levantamento DES como provedor de dados, tentaremos responder algumas questões, entre elas: Como varia a quantidade de galáxias ao longo da escala cósmica ? Como se comporta a taxa de formação de estrelas ao longo deste longo período de tempo ? Qual é o comportamento da distribuição de brilho intrínseco destes objetos ao longo da história do Universo ? Como se aglomeram as galáxias e como se deu o crescimento das maiores estruturas gravitacionalmente ligadas do Universo – os aglomerados de galáxias ? Quanto material pode conter um aglomerado de galáxias? Como os aglomerados de galáxias evoluem ao longo do tempo ?

Para respondermos estas questões, precisamos de um conjunto de dados cobrindo uma grande área do céu e que detecte objetos que estejam muito distantes. Levantamentos como o DES são adequados para isso. Primeiro porque inspecionam uma grande região do espaço, ajudando a caracterizar mais precisamente as propriedades dos objetos estudados. Segundo, por constituírem uma amostra estatisticamente significativa, ao contrário de levantamentos de regiões pequenas ou pouco profundas, que sofrem com a falta de representatividade das propriedades do cosmos. Um parcela dos participantes do levantamento DES vem trabalhando em ferramentas de análise e examinando questões a serem respondidas. Ao final dos cinco anos, o tempo que deve durar a execução do levantamento, teremos profundidade e área do céu suficientes para respondermos algumas destas questões. E como costuma acontecer, novas perguntas surgirão.

O LIneA e o INCT do e-Universo apoiam participantes brasileiros do levantamento DES. Um dos grupos de trabalho científico se dedica a estudos sobre a evolução de galáxias. Assim, esperamos num futuro próximo trazer algumas respostas sobre as indagações acima. Esta matéria foi escrita pelo Dr. Marcio Maia (Observatório Nacional & LIneA) participante do levantamento DES e do grupo de trabalho científico sobre Evolução de Galáxias.

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Figura 1 – Grupo de galáxias em forte interação gravitacional. Podemos perceber em algumas delas braços espirais distorcidos. Crédito da imagem: Dark Energy Survey.
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Figura 2 – Aglomerado de galáxias observado com a DECam para o levantamento DES. Crédito da imagem: Dark Energy Survey.

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