“Para colocar essa quantidade de matéria em contexto, se toda a matéria do Universo fosse espalhada uniformemente pelo espaço, isso corresponderia a uma densidade de massa média igual a apenas cerca de seis átomos de hidrogênio por metro cúbico”, disse o primeiro autor Mohamed Abdullah , um estudante de pós-graduação no Departamento de Física e Astronomia da UCR . “No entanto, como sabemos que 80% da matéria é na verdade matéria escura, na realidade, a maior parte dessa matéria não consiste em átomos de hidrogênio, mas sim em um tipo de matéria que os cosmologistas ainda não entendem”.
Abdullah explicou que uma técnica bem comprovada para determinar a quantidade total de matéria no Universo é comparar o número observado e a massa de aglomerados de galáxias por unidade de volume com previsões de simulações numéricas. Como os aglomerados de galáxias atuais se formaram a partir de matéria que entrou em colapso ao longo de bilhões de anos sob sua própria gravidade, o número de aglomerados observados atualmente é muito sensível às condições cosmológicas e, em particular, à quantidade total de matéria.
“Uma porcentagem maior de matéria resultaria em mais aglomerados”, disse Abdullah. “O desafio 'Cachinhos Dourados' para nossa equipe era medir o número de clusters e, em seguida, determinar qual resposta estava 'certa'. Mas é difícil medir a massa de qualquer aglomerado de galáxias com precisão porque a maior parte da matéria é escura, então não podemos vê-la com telescópios”.
Para superar essa dificuldade, a equipe de astrônomos liderada pelo UCR desenvolveu o “ GalWeight ”, uma ferramenta cosmológica para medir a massa de um aglomerado de galáxias usando as órbitas de suas galáxias membros. Os pesquisadores então aplicaram sua ferramenta às observações do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para criar “GalWCat19”, um catálogo de aglomerados de galáxias disponível ao público. Finalmente, eles compararam o número de aglomerados em seu novo catálogo com simulações para determinar a quantidade total de matéria no Universo.
“Conseguimos fazer uma das medições mais precisas já feitas usando a técnica de aglomerados de galáxias”, disse o co-autor Gillian Wilson , professor de física e astronomia da UCR em cujo laboratório Abdullah trabalha. “Além disso, este é o primeiro uso da técnica da órbita da galáxia que obteve um valor de acordo com aqueles obtidos por equipes que usaram técnicas de não aglomeração, como anisotropias cósmicas de fundo de microondas, oscilações acústicas bárions, supernovas Tipo Ia ou lentes gravitacionais”.
“Uma grande vantagem de usar nossa técnica de órbita de galáxia GalWeight foi que nossa equipe foi capaz de determinar uma massa para cada aglomerado individualmente, em vez de confiar em métodos estatísticos mais indiretos”, disse o terceiro co-autor Anatoly Klypin , especialista em simulações numéricas e cosmologia .
Combinando sua medição com as de outras equipes que usaram técnicas diferentes, a equipe liderada pelo UCR foi capaz de determinar o melhor valor combinado, concluindo que a matéria representa 31,5 ± 1,3% da quantidade total de matéria e energia no Universo.
O estudo foi financiado por doações da National Science Foundation e da NASA.
O artigo de pesquisa é intitulado “Restrições cosmológicas em Ωm e σ8 de Abundâncias de Cluster usando o Catálogo SDSS óptico-espectroscópico GalWCat19”.
