Na prática, como podemos estimar o tamanho BAO?

Vamos começar pelo o que foi o primeiro método de estimar o tamanho do BAO através de aglomerados de galáxias. Assumindo uma galáxia aleatóriamente, pode-se estimar a probabilidade de encontrar outra galáxia dentro de uma distância determinada – isto é chamado de função de correlação e está relacionado com o espectro de potência do espaço Fourier da distribuição da galáxia. A partir da função de correlação, o tamanho da escala acústica pode ser estimado, visível como um excesso nas distâncias angulares coincidentes com o raio do horizonte de som naquele momento da história do Universo, veja a figura abaixo.

Detecção de BAO usando dados de Sloan Digital Sky Survey de galáxias vermelhas: função de correlação versus a separação, Eisenstein et al. (2005). O excesso aparece na escala de 100 h⁻¹ Mpc.

A fim de identificar esses “excessos”, o espectro de potência da matéria deve ser conhecido com um nível de precisão muito alto. No caso de identificar a matéria através da emissão HI, o procedimento é semelhante, com a função de correlação obtida medindo as flutuações HI entre dois pontos no céu.

O espectro de potência angular de HI para o intervalo de frequências em que o BINGO irá operar, adaptado de Battye et al 2013; BAO são visíveis a 0,01 Mpc⁻¹  < k  < 0,2 Mpc⁻¹;  é notável quão fraco são as BAO comparadas com o sinal total.

O hidrogênio atômico, através da risca de emissão nos 21 cm, é detectado na região do espectro electromagnético correspondente ao rádio. Note que 21 cm é o comprimento de onda no referencial próprio, quanto mais distante estiver a fonte mais a sua risca será observada a maiores comprimentos de onda (“redshifted” ), ou o que é equivalente, a menores frequências.

Nas radio-freqüências baixas, o feixe dos radiotelescópios é bastante largo, o que é perfeito, considerando que o objetivo é detectar o sinal médio de muitas galáxias. Existem rádio telescópios de feixe largo em vários locais do mundo. No entanto, eles não conseguem detectar BAO. Porquê?