Il Dark Energy Survey (Des) ha esaminato le più grandi mappe – mai esistite – della distribuzione e delle forme delle galassie, che si estendono per oltre 7 miliardi di anni luce in tutto l’Universo.
L’analisi, straordinariamente precisa, include i dati dei primi tre anni dell’indagine e contribuisce a mettere alla prova il modello cosmologico standard. I nuovi risultati di Des sono stati ottenuti osservando il più grande campione di galassie mai scrutato, su quasi un ottavo del cielo, per produrre le misurazioni più precise fino ad oggi della composizione e della crescita dell’Universo.
Des riprende il cielo notturno utilizzando la sua camera da 570 megapixel, montata sul telescopio da 4 metri Víctor M. Blanco della National Science Foundation, presso l’Osservatorio interamericano di Cerro Tololo, in Cile. Le sue mappe forniscono sia un’istantanea dell’attuale struttura su larga scala dell’Universo, sia una visione di come quella struttura si è evoluta negli ultimi 7 miliardi di anni.
La materia ordinaria costituisce solo il 5% circa dell’Universo. L’energia oscura, che i cosmologi ipotizzano guidi l’espansione accelerata dell’Universo contrastando la forza di gravità, rappresenta circa il 70%. L’ultimo 25% è materia oscura, la cui influenza gravitazionale lega insieme le galassie. Sia la materia oscura che l’energia oscura rimangono invisibili. Des cerca di ‘illuminare’ la loro natura, studiando come la loro interazione modelli la struttura su larga scala dell’Universo nel tempo cosmico.
Per quantificare la distribuzione della materia oscura e l’effetto dell’energia oscura, Des si è basata principalmente su due assunti. Il primo afferma che le galassie non sono distribuite casualmente nello spazio, ma formano una struttura a ragnatela dovuta alla gravità della materia oscura; la survey ha misurato come questa rete cosmica si sia evoluta nel corso della storia dell’Universo. L’ammasso di galassie che forma la rete cosmica a sua volta ha rivelato regioni con una maggiore densità di materia oscura.
In secondo luogo, Des ha rilevato la ‘firma’ della materia oscura tramite le lenti gravitazionali deboli. Mentre la luce proveniente da una galassia lontana viaggia attraverso lo spazio, la gravità sia della materia ordinaria che di quella oscura in primo piano, può piegare il suo percorso, come attraverso una lente, offrendo un’immagine distorta della galassia vista dalla Terra. Studiando il modo in cui le forme apparenti delle galassie distanti sono allineate tra loro e con le posizioni delle galassie vicine lungo la linea di vista, gli scienziati sono stati in grado di dedurre la grumosità della materia oscura nell’Universo.
Per testare l’attuale modello dell’Universo proposto dai cosmologi, gli scienziati del Des hanno confrontato i loro risultati con le misurazioni dell’osservatorio orbitante di Planck dell’Esa. Planck ha usato la luce conosciuta proveniente dal cosmic microwave background per guardare indietro verso l’Universo primordiale, appena 400.000 anni dopo il Big Bang. I dati di Planck forniscono una visione precisa dell’Universo 13 miliardi di anni fa e il modello cosmologico standard prevede come la materia oscura dovrebbe evolversi fino al presente. I ricercatori hanno individuato dieci regioni del cielo da analizzare e le immagini, una volta messe insieme, hanno permesso al team di definire la densità e l’aggregazione dell’Universo con una precisione senza precedenti.
Des ha concluso le sue osservazioni del cielo notturno nel 2019. Con l’esperienza acquisita dall’analisi della prima metà delle informazioni, il team è ora pronto a gestire il set di dati completo. Gli scienziati ritengono che l’analisi finale della survey dipinga un’immagine ancora più precisa della materia oscura e dell’energia oscura nell’Universo.