Um novo observatório inovador que construirá o mapa do universo mais preciso de todos os tempos poderá resolver dois dos mistérios mais urgentes da ciência: a natureza da energia escura e da matéria escura. Juntos, esses componentes formam o que é conhecido como universo escuro.
o Observatório Vera C. Rubin Atualmente em desenvolvimento no topo de El Peñón, na montanha Cerro Pachón, no Chile, está programado para iniciar operações em 2025. Quando isso acontecer, Rubin conduzirá uma Pesquisa Legada de Espaço e Tempo (LSST), observando todo o céu visível do sul a cada poucos dias. há mais de 10 anos. Ele irá capturar até 1.000 imagens do céu em cada uma dessas noites, dando aos cientistas uma nova e emocionante visão do céu. Universo E insights sobre como ele se desenvolverá.
Ao fazer isso, o amplo campo de visão de Robin revelará como uma rede de… Matéria escura Distorce imagens de galáxias distantes, o que permitirá aos cientistas mapear melhor a matéria misteriosa. Porque esta vasta teia cósmica parece unir as galáxias Energia escura Separando-os, isto poderia revelar detalhes do “cabo de guerra” cósmico e, por sua vez, como a energia escura e a matéria escura se entrelaçam para formar o universo.
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“Com Rubin, teremos tudo”, disse Andrés Alejandro Plazas Malagon, cientista operacional de Rubin. Ele disse em um comunicado. “Iremos medir as propriedades de um número muito maior de galáxias do que temos agora, o que nos dará o poder estatístico para usar lentes fracas para mapear a distribuição da matéria escura e estudar como a energia escura evolui ao longo do tempo.”
Como Robin pode iluminar o universo escuro
A matéria escura e a energia escura representam um desafio para os investigadores estudarem, porque embora representem 95% da energia total e do conteúdo de matéria do universo (a matéria escura representa 27% e a energia escura representa 68%), são essencialmente invisíveis para nós. Significa coisas que compõem estrelasOs planetas e tudo o que nos rodeia diariamente (incluindo os nossos corpos) representam apenas 5% do conteúdo do universo.
A razão pela qual a matéria escura não pode ser vista é que ela não interage com a luz. Portanto, só pode ser inferido a partir dos efeitos da gravidade sobre a luz e a matéria “comum” que podemos realmente ver. Na verdade, estes efeitos gravitacionais ajudam literalmente a manter o conteúdo das galáxias unido à medida que rodam, uma descoberta feita por um astrónomo americano. Vera C. Rubin, que deu nome a este novo observatório revolucionário. Embora a matéria escura una as galáxias internamente, essas mesmas galáxias também estão se agrupando, o que significa que a matéria está espalhada por uma escala muito maior, mantendo a estrutura do universo forte.
A energia escura também atua em maior escala, acelerando a expansão do universo, afastando as galáxias umas das outras mais rápido (e mais rápido) à medida que interagem com a própria estrutura do universo. lugar e tempo.
“Você pode pensar na matéria escura como uma tentativa de construir estruturas cósmicas, enquanto a energia escura está na verdade tentando soltá-las e afastá-las”, disse Plaza-Malagon.
A ação da energia escura é descrita por uma constante cosmológica, mas esta foi descrita como “a pior previsão teórica da história da física” por alguns cientistas, o que também não é um exagero. A constante, conforme previsto pela teoria quântica de campos e contabilizando todas as partículas do universo, é maior do que o valor medido pelos astrônomos que fazem observações do universo – em 120 ordens de magnitude.
Isso equivale a medir um saco de açúcar e descobrir que ele pesa 1 libra, enquanto espera que o número de grãos de açúcar individuais que você criou pese 10 ^ 120 libras (1 seguido de 120 zeros).
Rubin poderia ajudar a determinar um valor preciso para a constante cosmológica mapeando melhor a extensa teia cósmica invisível de matéria escura do universo usando um fenômeno chamado lente gravitacional, que foi previsto pela primeira vez por Albert Einstein Em sua teoria de 1915 sobre Relatividade geral,
A relatividade geral sugere que objetos com massa têm um efeito de “distorção” na estrutura do universo. Quanto maior a massa, mais extrema é a falsificação. Esta distorção do espaço-tempo é compreensível gravidade Surge.
Quando a luz passa por uma dessas deformações ou “arranhões” no espaço-tempo, seu caminho se torna curvo. Isso significa que quando um objeto com grande massa cai entre eles Terra Como uma fonte de luz distante, a luz desta fonte de fundo pode percorrer caminhos ao redor do objeto interferente que são curvados para diferentes extremidades, dependendo de quão próximos eles estão do próprio objeto interferente. Às vezes, esses caminhos fazem com que a fonte de luz pareça ampliada do nosso ponto de vista na Terra. O fenômeno é conhecido como “Lente gravitacional“.
A matéria escura também tem massa; Assim, participa nesta curvatura da luz, embora a forma misteriosa da matéria não interaja com a luz. Este efeito foi usado para determinar que a maioria das galáxias está rodeada por um halo de matéria escura.
Em casos extremos chamados de “lentes fortes”, o efeito do espaço-tempo curvo pode fazer com que os objetos apareçam várias vezes na mesma imagem ou fazer com que um objeto de fundo pareça manchado ou distorcido. Isto pode amplificar esta luz, permitindo que objetos distantes e fracos sejam vistos. No entanto, existem casos mais sutis de Lente gravitacional É chamada de “lente fraca” e é útil por si só.
“Se uma lente forte é como olhar através do fundo de uma taça de vinho, uma lente fraca é como olhar através de uma janela grande e sutilmente distorcida”, Theo Schott, Ph.D., da Universidade de Stanford. O candidato disse no comunicado.
Lentes fracas podem ocorrer não apenas nas bordas de efeitos de lentes fortes gerados por um objeto massivo (como uma galáxia ou aglomerado de estrelas), mas também como resultado da teia cósmica de matéria escura em grande escala que se acredita permear o universo. Isto resulta em distorções subtis em galáxias distantes que são normalmente demasiado pequenas para serem vistas por si só, mas que são calculáveis quando o efeito de deformação cumulativo em muitas galáxias ao mesmo tempo é tido em conta.
Em última análise, isto significa lentes fracas devido à teia de matéria escura no universo, que requer um grande conjunto de dados de galáxias e uma visão da distorção coletiva no céu.
E é aqui que Robin entrará.
Através de um enorme campo de visão fornecido pelo telescópio de 8,4 metros equipado com a maior câmara digital do mundo, o observatório será capaz de visualizar enormes manchas do céu e recolher dados sobre milhares de milhões de galáxias e as suas formas. Na verdade, Rubin pode ser tão poderoso que tem o potencial de sugerir evidências de que a matéria escura e a energia escura não são de forma alguma os componentes adequados do universo – e que uma teoria da gravidade modificada pode ser necessária para explicar o universo em que vivemos. . Vemos ao nosso redor.
“A energia escura é um conceito que se enquadra na teoria da gravidade aceite na teoria geral da relatividade de Einstein, mas Rubin e LSST também nos permitirão explorar alternativas a isso, o que também é incrivelmente emocionante”, concluiu Plaza-Malagon.
