O mais extenso mapa 3D de quasares já criado já está disponível

Os pesquisadores compilaram o maior mapa tridimensional de quasares até hoje em escala cósmica. O mapa, compilado com "dados bônus" coletados pelo observatório espacial Gaia, reúne quase 1,3 milhão de quasares, incluindo o mais distante em 1,5 bilhão de anos (desde o Big Bang). Este novo catálogo pode fornecer informações valiosas sobre o aglomerado de matéria escura e a expansão do universo.

Quasares são objetos extremamente brilhantes alimentados por buracos negros supermassivos muito ativos. Em astrofísica, eles são indicadores-chave para o estudo de estruturas de grande escala. Por exemplo, eles são encontrados em regiões onde a densidade de matéria escura é mais alta. Portanto, seu agrupamento pode ser usado para medir os parâmetros cosmológicos associados a essa estrutura.

A correlação entre quasares e outros indicadores (por exemplo, galáxias) também pode fornecer medidas, por exemplo, das características da matéria bariônica. Suas propriedades também permitem que eles sejam usados como "faróis padrão" para medir a taxa de expansão do universo. Os quasares também podem ser usados para investigar teorias como a isotropia e homogeneidade do universo.

Para este fim, os quasares foram analisados e catalogados em numerosos estudos, dos quais cerca de 1 milhão foram identificados usando dados espectroscópicos e vários milhões mais usando dados fotométricos. Por exemplo, a versão 16 do banco de dados Sloan Digital Sky Survey (SDSS) inclui um catálogo muito completo de 750.414 quasares com medições espectroscópicas de desvio para o vermelho. O programa Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), por sua vez, catalogou quase 3 milhões de quasares, mas com medições fotométricas de desvio para o vermelho (menos precisas do que no programa anterior).

Até o momento, no entanto, nenhum catálogo cobre todo o céu e não contém informações precisas sobre os índices de desvio para o vermelho dos quasares que foram detectados. O novo mapa, detalhado no The Astrophysical Journal, preenche essas lacunas cobrindo o maior volume cósmico até hoje.

"Este catálogo de quasares difere de todos os catálogos anteriores por nos dar um mapa tridimensional do maior volume já registrado no universo", explica David Hogg, co-desenvolvedor do mapa e investigador principal do Centro de Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron e professor de física e ciência de dados na Universidade de Nova York. "Não é o catálogo com o maior número de quasares, não é o catálogo com as medições quasares de maior qualidade, mas é o catálogo com o maior volume total do universo mapeado", diz.

Computação gráfica resumindo informações sobre como o novo mapa foi desenvolvido

Usando "dados bônus" do Gaia

Para criar o catálogo, a equipe usou dados do Observatório Gaia contendo uma amostra de 6.649.162 candidatos quasares com uma pureza de 52%. "A amostra de candidatos quasares de Gaia foi construída com a completude em vez da pureza em mente", explicam os pesquisadores em seu relatório. As fontes cobrem todo o céu e têm espectros de baixa resolução que variam de 330 a 1050 nanômetros.

A amostra de candidatos foi obtida como resultado de observações aleatórias, uma vez que o observatório está envolvido principalmente no mapeamento das estrelas da Via Láctea. Essas observações incluem uma grande quantidade de "dados bônus", incluindo outros objetos, como outras galáxias e quasares.

No entanto, "há dois problemas principais com esta amostra bruta de Gaia. Primeiro, a amostra contém uma grande quantidade de contaminantes não quasar. Em segundo lugar, uma parte significativa das estimativas de desvio para o vermelho são erros", explicaram os pesquisadores. Para excluir não-alvos, os dados foram cruzados com dados WISE e SDSS.

A verificação cruzada revelou um conjunto de 1.295.502 quasares, o mais distante dos quais remonta a 1,5 bilhão de anos após o Big Bang. Também permitiu que a equipe criasse um novo mapa de poeira cósmica, estrelas e outros objetos que poderiam interferir na precisão das observações quasar.

Esses novos dados são uma dádiva de Deus para observações do universo primitivo e da matéria escura. "Conseguimos fazer medições de como a matéria se aglomera no universo primitivo que são tão precisas quanto alguns dos dados de grandes projetos de pesquisa internacionais, o que é bastante notável, dado que recebemos nossos dados como um bônus de Gaia", disse a autora principal Kate Storey-Fisher, da Universidade de Nova York.

Os pesquisadores já compararam os novos dados com a radiação cósmica de fundo, a fonte de radiação mais antiga do universo. Quando essa radiação chega até nós, ela é desviada pela rede de matéria escura por onde passa, que também pode ser mapeada usando quasares. A comparação desses dois conjuntos de dados nos permitirá medir a taxa de aglomeração de matéria escura. "Este catálogo de quasares é um exemplo perfeito da produtividade de projetos astronômicos", conclui Hogg.

VÍDEO: Animação de um mapa 3D mostrando a localização dos quasares a partir do nosso ponto de observação (centro da esfera). Regiões sem quasares são aquelas onde o disco da nossa galáxia obscurece a visão. Quasares com redshifts mais altos estão mais distantes.