Os astrofísicos que estudam a expansão do Universo com os maiores catálogos de galáxias já reunidos estão inaugurando uma era emocionante da cosmologia de precisão. Na semana passada, o Sloan Digital Sky Survey (SDSS) emitiu seu release final de dados públicos, e os cientistas que trabalham em seu maior programa, o Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), também apresentaram seus resultados finais na reunião da Sociedade Astronômica Americana em Seattle, Washington.
Ao mapear mais de 10.000 graus quadrados - 25% do céu - o BOSS está "medindo a expansão acelerada do nosso universo com a maior pesquisa de desvio de vermelho extragalático do mundo", de acordo com o diretor do SDSS-III Daniel Eisenstein, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Os resultados do BOSS incluem medições novas e precisas da taxa de expansão do universo (chamada de "constante de Hubble") e da densidade da matéria, que inclui matéria escura, estrelas, gás e poeira.
A BOSS conduziu suas observações no telescópio Sloan Foundation de 2,5 metros no Apache Point Observatory no Novo México, produzindo espectros e posições espaciais para 1,5 milhão galáxias e 300.000 quasares em um volume equivalente a um cubo com 8,5 bilhões de anos-luz de lado (veja a imagem acima). Os astrônomos usaram esse rico conjunto de dados para mapear as distribuições dos objetos e detectar a escala característica impressa por oscilações acústicas bariônicas no universo primitivo. As ondas sonoras se propagam para o exterior com o tempo, como ondulações se espalhando em um lago, e são indicadas por um sinal de agrupamento em larga escala nas posições das galáxias em relação umas às outras (veja a ilustração abaixo). Analisando esse sinal em momentos diferentes, é possível estudar o comportamento da misteriosa "energia escura" causando a expansão acelerada do universo.
Nos resultados finais do BOSS, centenas de cientistas na colaboração internacional mediram essa escala com precisão sem precedentes. Em particular, Ashley Ross, da Universidade Estadual de Ohio, apresentou resultados que demonstraram o poder de combinar uma análise das distribuições transversal e de linha de visão das galáxias. Em um artigo de Eric Aubourg e colaboradores, os astrônomos do BOSS mediram a escala de distância cósmica de galáxias no universo "local" e de quasares no universo a distância com erros sistemáticos impressionantemente pequenos - abaixo do nível de 1% - quando combinados com microondas cósmicos restrições de fundo. Sua análise cosmológica produz uma medida da constante de Hubble e da densidade de matéria do universo consistente com uma cosmologia "plana" de matéria escura fria com uma constante cosmológica (veja abaixo). Modelos cosmológicos, incluindo curvatura, energia escura em evolução ou neutrinos maciços, não são completamente descartados, mas são menos suportados pelos dados do que antes. Outros resultados da colaboração serão enviados para publicação nos próximos meses.
O conjunto de dados BOSS “representa o padrão ouro no mapeamento da rede de galáxias que compreende a estrutura em larga escala do Universo… Os dados nos permitem rastrear, com maior precisão do que nunca, a presença de energia escura, o comportamento da gravidade em escalas cósmicas e o efeito de neutrinos maciços ”, diz Chris Blake, da Swinburne University, não afiliado à colaboração.
Para onde vai a equipe do BOSS daqui? A colaboração começou a trabalhar no SDSS-IV, cuja missão de seis anos inclui uma ambiciosa pesquisa BOSS estendida (eBOSS). De acordo com o coordenador de metas do eBOSS, Jeremy Tinker, da Universidade de Nova York, as observações do eBOSS de mais de 700.000 quasares medirão com precisão a escala de distância "em um regime de desvio para o vermelho muito mais alto que não é coberto pelas atuais pesquisas em larga escala".
Você pode ler mais sobre o BOSS e atualizações sobre os outros três componentes do SDSS em nosso artigo anterior aqui.
Site do SDSS
(Divulgação completa: Ramin Skibba havia sido membro da colaboração do BOSS entre 2010 e 2012).
