Câmera de 570 megapixels do Dark Energy Survey mapeia 669 milhões de galáxias e afina em 2x as restrições sobre a energia escura
Pesquisa de seis anos com a Dark Energy Camera monta o melhor retrato já obtido da evolução do Universo, mas deixa uma tensão em aberto
Um conjunto de resultados finais do Dark Energy Survey (DES), baseado em imagens e medições coletadas ao longo de seis anos, acaba de entregar a versão mais precisa até hoje do histórico de expansão do Universo. No centro do esforço está a Dark Energy Camera (DECam), uma câmera de 570 megapixels instalada no telescópio Victor M. Blanco, de 4 metros, no Observatório Interamericano do Cerro Tololo, no Chile.
O que o levantamento fez
Entre 2013 e 2019, a colaboração internacional do DES dedicou quase 760 noites de observação para mapear uma área correspondente a um oitavo do céu noturno. A equipe coletou dados de 669 milhões de galáxias — todas a bilhões de anos-luz de distância — usando imagens de altíssima resolução combinadas a vários métodos de análise cosmológica.
Os novos resultados reúnem quatro sondas principais planejadas pelo DES: imagens profundas (para contagem e posição de galáxias), lente gravitacional fraca (weak lensing), aglomerados de galáxias e supernovas do tipo Ia. Além disso, os pesquisadores incorporaram medidas de oscilações acústicas bariônicas (BAO). A junção dessas abordagens tornou possível reduzir pela metade as incertezas em relação a análises anteriores.
Como os cientistas medem a energia escura
Energia escura não é observável diretamente, mas seus efeitos sobre a geometria e o crescimento das estruturas do Universo são mensuráveis. Um dos métodos mais poderosos usados pelo DES é a lente gravitacional fraca: a luz de galáxias distantes sofre distorções sutis ao passar por campos gravitacionais de matéria (visível e escura) no caminho até nós. Ao quantificar essas distorções para milhões de pares de galáxias, os pesquisadores conseguem reconstruir a distribuição de massa no Universo ao longo de bilhões de anos.
Combinada à análise de como as galáxias se agrupam (galaxy clustering), às distâncias inferidas por supernovas e aos picos de BAO, a colaboração conseguiu traçar como a fração de matéria e energia escura variou ao longo do tempo cósmico.
Principais conclusões e a tensão restante
Os resultados, compilados em um grande artigo principal acompanhado de 18 trabalhos de suporte, fortalecem o modelo cosmológico padrão — o Lambda cold dark matter (ΛCDM) — ao limitar fortemente o espaço de modelos alternativos. Ainda assim, os autores apontam que um parâmetro específico continua mostrando uma discrepância com outras medições: apesar do aperto nas restrições, há uma tensão que ainda não é explicada de modo conclusivo.
Essa diferença não elimina o modelo padrão, mas indica que há aspectos do comportamento do Universo — ou possíveis sistemas de erro nas medições — que ainda precisam ser investigados.
O que vem a seguir: Rubin Observatory e mais precisão
O trabalho do DES é considerado um marco e um teste de método para os próximos grandes levantamentos. A comunidade cosmológica agora volta os olhos para o Observatório Vera C. Rubin, que abriga a maior câmera já construída e iniciou sua pesquisa de dez anos chamada Legacy Survey of Space and Time (LSST). O Rubin deverá catalogar cerca de 20 bilhões de galáxias no hemisfério sul, fornecendo dados muito maiores que serão usados para confrontar e refinar as conclusões do DES.
Como ressalta Regina Rameika, da DOE, os resultados demonstram o valor de investimentos de longo prazo e da combinação de técnicas para atacar problemas fundamentais da física. Para especialistas do NOIRLab e do DES, os avanços em métodos de análise — especialmente para lente fraca — foram determinantes para chegar ao novo nível de precisão.
Chris Davis, diretor de programa do NOIRLab, destaca que o legado do DES vai além das conclusões cosmológicas: “DES foi transformador, e o Rubin nos levará ainda mais longe” — abrindo janelas para novos testes da gravidade e para um entendimento mais profundo da energia escura.
Créditos da imagem: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA. Processamento de imagem: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab) & M. Zamani (NSF NOIRLab). Resultado central publicado em “Dark Energy Survey Year 6 Results: Cosmological Constraints from Galaxy Clustering and Weak Lensing”, submetido a Physical Review D.
