Cientistas da Universidade de Chicago usaram lente gravitacional fraca para mapear matéria escura e energia escura em uma vasta região do céu, confirmando o modelo cosmológico padrão. Ao analisar imagens de arquivo de telescópios, a equipe expandiu medições de formas de galáxias, resolvendo debates sobre o crescimento de estruturas cósmicas. Seus achados alinham observações do universo próximo com dados do universo primordial do fundo cósmico de micro-ondas.
No modelo padrão Lambda-CDM, matéria escura e energia escura constituem cerca de 95 por cento do universo, influenciando a formação de galáxias e a expansão cósmica sem emitir luz. Astrofísicos da Universidade de Chicago abordaram isso estudando distorções sutis nas formas de galáxias distantes causadas por lente gravitacional, um fenômeno em que a massa curva os caminhos da luz.
O Dark Energy Survey (DES), realizado de 2013 a 2019, usou a Dark Energy Camera no Telescópio Blanco de 4 metros no Cerro Tololo Inter-American Observatory, no Chile, para medir formas de mais de 150 milhões de galáxias em 5.000 graus quadrados do céu. Construindo sobre isso, o projeto Dark Energy Camera All Data Everywhere (DECADE) incorporou imagens de arquivo adicionais, quase dobrando o conjunto de dados para incluir formas de mais de 100 milhões de galáxias em milhares de graus quadrados extras.
"Medições de lenteamento fraco são as melhores para sondar a 'aglomeração' da matéria", explicou Dhayaa Anbajagane, estudante de doutorado em Astronomia e Astrofísica e analista principal nos artigos do DECADE. "Quantificar essa aglomeração lança luz sobre a origem e evolução de estruturas como galáxias e aglomerados de galáxias."
As distâncias para essas galáxias foram estimadas via redshift, o deslocamento da luz para comprimentos de onda mais vermelhos indicando velocidade de recessão. Ajustando os dados ao modelo Lambda-CDM, que inclui energia escura, matéria escura, matéria ordinária, neutrinos e radiação, os resultados corresponderam às previsões para o crescimento de estruturas cósmicas. Chihway Chang, professora associada de Astronomia e Astrofísica e líder do DECADE, observou: "Este é um modelo bem testado que sobreviveu a muitos, muitos exames na última década, e nosso ponto de dados vai adicionar a essa história."
Crucialmente, os achados não mostraram tensão entre lenteamento fraco e observações do fundo cósmico de micro-ondas, abordando um debate de cinco anos. Combinando DECADE com dados do DES, criou-se um catálogo de 270 milhões de galáxias abrangendo 13.000 graus quadrados — um terço do céu —, liberado para a comunidade científica neste outono.
Alex Drlica-Wagner, cientista do Fermilab e professora associada da UChicago que liderou as observações do DECADE, destacou a inovação do projeto: "Não estava claro que o conjunto de dados do DECADE teria qualidade suficiente para uma análise cosmológica, mas mostramos que ele pode de fato produzir resultados robustos."
Esse uso não convencional de imagens reutilizadas, capturadas para objetivos diversos como estudar galáxias anãs ou estrelas, demonstra potencial para pesquisas futuras como o Vera C. Rubin Legacy Survey of Space and Time. O esforço envolveu colaboração entre UChicago, Fermilab, o National Center for Supercomputing Applications da University of Illinois Urbana-Champaign, Argonne National Laboratory, a University of Wisconsin-Madison e parceiros globais. Os resultados aparecem no Open Journal of Astrophysics, com o artigo principal detalhando um novo catálogo de formas de lenteamento fraco de 107 milhões de galáxias.