Visões distorcidas do fundo cósmico de microondas - a primeira luz detectável - permitem aos astrônomos mapear a quantidade total de matéria visível e invisível em todo o universo.
Aproximadamente 85% de toda a matéria do universo é matéria escura, invisível até para os telescópios mais poderosos, mas detectável por sua força gravitacional.
Para encontrar a matéria escura, os astrônomos procuram um efeito chamado lente gravitacional: quando a atração gravitacional da matéria escura se curva e amplifica a luz de um objeto mais distante. Na sua forma mais excêntrica, resulta em várias imagens em forma de arco de objetos cósmicos distantes.
Mas há uma ressalva aqui: para detectar a matéria escura, deve haver um objeto diretamente atrás dela. As 'estrelas' precisam estar alinhadas.
Em um estudo recente liderado pelo Dr. James Geach, da Universidade de Hertfordshire, no Reino Unido, os astrônomos colocaram seus olhos no fundo cósmico de microondas (CMB).
"O CMB é a luz mais distante / mais antiga que podemos ver", disse o Dr. Geach à Space Magazine. "Pode ser pensado como uma superfície, iluminando todo o universo."
Os fótons do CMB têm sido lançados em direção à Terra desde que o universo tinha apenas 380.000 anos de idade. Um único fóton teve a chance de encontrar muita matéria, tendo efetivamente investigado toda a matéria do universo ao longo de sua linha de visão.
"Portanto, nossa visão do CMB é um pouco distorcida do que parece intrinsecamente - um pouco como olhar o padrão no fundo de uma piscina", disse Geach.
Observando as pequenas distorções no CMB, podemos detectar toda a matéria escura em todo o universo. Mas fazer exatamente isso é extremamente desafiador.
A equipe observou o céu do sul com o Telescópio do Polo Sul, um telescópio de 10 metros projetado para observações no microondas. Essa grande e inovadora pesquisa produziu um mapa CMB do céu sul, que era consistente com os dados CMB anteriores do satélite Planck.
As assinaturas características das lentes gravitacionais por matéria interveniente não podem ser extraídas pelo olho. Os astrônomos contavam com o uso de um procedimento matemático bem desenvolvido. Não entraremos em detalhes desagradáveis.
Isso produziu um “mapa da densidade de massa total projetada entre nós e o CMB. Isso é incrível, se você pensar bem - é uma técnica observacional para mapear toda a massa do universo, de volta ao CMB ”, explicou o Dr. Geach.
Mas a equipe não terminou sua análise lá. Em vez disso, eles continuaram a medir as lentes CMB nas posições dos quasares - poderosos buracos negros supermassivos no centro das galáxias mais antigas.
"Descobrimos que regiões do céu com uma grande densidade de quasares têm um sinal de lente CMB claramente mais forte, o que implica que os quasares estão realmente localizados em estruturas de matéria em larga escala", Dr. Ryan Hickox, do Dartmouth College - segundo autor do estudo - disse Space Magazine.
Finalmente, o mapa CMB foi utilizado para determinar a massa desses halos de matéria escura. Esses resultados correspondem aos determinados em estudos mais antigos, que analisavam como os quasares se agrupavam no espaço, sem nenhuma referência ao CMB.
Resultados consistentes entre duas medições independentes são uma poderosa ferramenta científica. Segundo o Dr. Hickox, isso mostra que "temos um forte entendimento de como os buracos negros supermassivos residem em estruturas de grande escala e que (mais uma vez) Einstein estava certo".
O artigo foi aceito para publicação no Astrophysical Journal Letters e está disponível para download aqui.
