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Pesquisadores do ON mapeiam escala de homogeneidade do Universo em novo estudo com quasares

Publicado em 28/04/2021 11h41 Atualizado em 28/04/2021 14h01

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O telescópio SDSS à noite l Patrick Gaulme

Pesquisadores do Observatório Nacional publicaram um novo artigo que investiga a escala de homogeneidade do Universo a partir do estudo de objetos astronômicos conhecidos como quasares (abreviação de “fonte de rádio quase estelar”). Para isso, eles utilizaram a amostra de quasares do 16º lançamento de dados do projeto Sloan Digital Sky Survey (SDSS-IV DR16), o mais ambicioso levantamento astronômico da atualidade.

Os resultados do estudo confirmam a presença de uma escala a partir da qual a distribuição espacial dos quasares se torna homogênea, tal como previsto pelo Modelo Cosmológico Padrão. Este modelo, que fornece atualmente a melhor descrição do universo, baseia-se no Princípio Cosmológico, segundo o qual o Universo é isotrópico e homogêneo em grandes escalas. Ou seja, a matéria é distribuída de forma uniforme no cosmo e, em todas as direções, as propriedades físicas do Universo não variam.

O artigo em questão - o terceiro de uma série que investiga o tema - concentrou-se em verificar se houve, de fato, uma transição de um Universo irregular (tal como observamos localmente) para um homogêneo, bem como a escala em que isso ocorreu. A medição foi feita a partir da distribuição espacial de cerca de 40 mil quasares divididos em dois intervalos diferentes de redshift. Com isso, os pesquisadores não somente determinaram mas também compararam as escalas de homogeneidade em cada intervalo  e, assim, verificaram a variação dessa escala ao longo do tempo.

Para a primeira amostra de quasars com cerca de 20 mil objetos - cujo redshift  médio era 2,3 -  a análise determinou uma escala de homogeneidade da matéria de aproximadamente 42,5 Mpc. Para a segunda amostra, com redshift médio de 2,85, eles calcularam a escala em 34,5 Mpc. Assim, como puderam observar, a escala de homogeneidade variou ao longo do tempo. 

“A gente mediu escalas de homogeneidade que variam ao longo do tempo, o que faz muito sentido porque como o Universo está expandindo, então, ele foi ‘menor’ no passado. Portanto, essa escala de homogeneidade deve realmente variar ao longo do tempo,  ou seja, com o redshift”, explicou o líder do estudo e pesquisador do Observatório Nacional, Rodrigo Gonçalves.

Os resultados obtidos também confirmaram a tendência decrescente da escala de homogeneidade com o tempo, conforme obtido na análise anterior de 2018 que utilizou dados do DR14 do SDSS-IV para varrer uma época relativamente mais recente da história do universo. Gonçalves explicou que os dois estudos mais recentes, ambos realizados com quasares, são testes de consistência para a análise da escala de homogeneidade cósmica, pois foram realizados a partir do Modelo Cosmológico Padrão. Já o primeiro estudo da série, realizado em 2017 com galáxias, estabeleceu um teste direto da escala de homogeneidade, independentemente do modelo.

De acordo com Gonçalves, o estudo implica em benesses em diversos níveis, desde a própria produção intelectual da sociedade até o desenvolvimento científico e tecnológico subjacente. Para o líder do grupo de Cosmologia do Observatório Nacional, Jailson Alcaniz, “esse tipo de estudo é de fundamental importância uma vez que o Princípio Cosmológico é uma das hipóteses fundamentais da cosmologia moderna e somente recentemente, com o advento dos grandes levantamentos astronômicos, passou a ser possível testar a sua veracidade a partir da distribuição de matéria no universo.”

Além de Gonçalves e Alcaniz, participaram do estudo a professora da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Gabriela C. Carvalho, os pesquisadores do ON Carlos Bengaly Jr. e Joel Carvalho e o doutorando do ON Uendert Andrade. 

O artigo “Measuring the cosmic homogeneity scale with SDSS-IV DR16 Quasars” foi publicado no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) em janeiro de 2021. Acesse aqui.

 


Redshift é o parâmetro que mede o fator de expansão do universo, ou seja, quanto maior o redshift, mais distante de nós e, consequentemente, mais “no passado” um dado objeto está.

Mpc é abreviatura de megaparsecs que é 1 milhão de parsecs. Parsec é uma unidade de medida usada pelos astrônomos para grandes distâncias. 1 parsec equivale a 3,26 anos luz e,  portanto, 1 Mpc equivale aproximadamente a 3 260 000 anos-luz e 3 x 1019 km.