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maio 11

A taxa de expansão do Universo foi recalculada com o dobro da precisão

A Constante de Hubble foi re-estimada com precisão acima de 95%

Explorando a capacidade poderosa do telescópio espacial Hubble o time aparou as arestas da ‘escala cósmica de distâncias’ envolvendo as incertezas no comportamento das estrelas variáveis cefeidas.

Essa é uma imagem da galáxia espiral NGC 3021. Essa foi uma das diversas galáxias que sofreram explosões de supernovas tipo 1a observadas recentemente pelos astrônomos. A observação dessas supernovas ajuda a medir a taxa de expansão do Universo, a constante de Hubble. Além disso, o telescópio Hubble ajudou a apurar com maior precisão o comportamento das estrelas variáveis Cefeidas nesta galáxia, destacadas em círculos verdes nos quatro quadros. As Cefeidas pulsam em uma freqüência que é associada matematicamente ao seu brilho intrínseco. Tal fenômeno faz delas a ‘vela padrão’ ideal para a medição das distâncias intergalácticas. As Cefeidas são usadas para calibrar também outro ‘marco de milha’ que pode ser usado nas galáxias mais distantes, as supernovas tipo 1a. Crédito: NASA, ESA e A. Riess (STScI/JHU)

Essa é uma imagem da galáxia espiral NGC 3021. Essa foi uma das diversas galáxias que sofreram explosões de supernovas tipo 1a observadas recentemente pelos astrônomos. A observação dessas supernovas ajuda a medir a taxa de expansão do Universo, a constante de Hubble. Além disso, o telescópio Hubble ajudou a apurar com maior precisão o comportamento das estrelas variáveis cefeidas nesta galáxia, destacadas em círculos verdes nos quatro quadros. As estrelas variáveis cefeidas pulsam em uma freqüência que é associada matematicamente ao seu brilho intrínseco. Tal fenômeno faz delas a ‘vela padrão’ ideal para a medição das distâncias intergalácticas. As Cefeidas são usadas para calibrar também outro ‘marco de milha’ que pode ser usado nas galáxias mais distantes, as supernovas tipo 1a. Crédito: NASA, ESA e A. Riess (STScI/JHU)

O que quer seja a energia escura, explicações para tal são postas a prova se seguirmos as observações do Hubble que refinou a taxa de expansão do Universo a uma taxa com nível de incerteza inferior a 5%. O novo valor da taxa de expansão do Universo, conhecido como constante de Hubble (H0, em homenagem a Edwin Powell Hubble, o astrônomo que primeiro mediu o comportamento do Universo há quase um século), vale 74,2 km/segundo/megaparsec (margem de erro ≈3,6). Os resultados coincidem com uma medida anterior de 72 ± 8 km/s/megaparsec, mas dessa vez a precisão é o dobro da anterior.

A medida do Hubble, conduzida pelo time da pesquisa SHOES (Supernova H0 for the Equation of State) liderado por Adam Riess do Space Telescope Science Institute e da Universidade Johns Hopkins, usou diversos refinamentos para fortalecer a construção da ‘escala básica de distâncias’ ou ‘régua cósmica’, com comprimento de 1 bilhão de anos-luz que os astrônomos utilizam para determinar a taxa de expansão universal.

As observações via Hubble das estrelas pulsantes, denominadas de ‘variáveis cefeidas‘, usando um ‘marco de milha’ próximo, a galáxia NGC 4528, e nas galáxias que tiveram recentemente explosões de supernovas tipo 1ª, ligaram esses indicadores de distância. O uso do Hubble para balizar esses marcos na ‘escada cósmica de distâncias’ minimizou os erros sistemáticos das observações anteriores de diferentes telescópios.

Os passos para calcular a Constante de Hubble. Crédito: NASA, ESA e A. Feild (STScI)

Os passos para calcular a Constante de Hubble. Crédito: NASA, ESA e A. Feild (STScI)

“É como medir um prédio com uma longa fita de medição ao invés de usar-se repetidamente uma régua de tamanho pequeno do início ao fim”, disse Riess, “você evita assim computar pequenos erros que se aumentam cada vez que move essa régua de medição. Quanto mais alto o prédio, maior o erro na medição com a régua.”
“As Cefeidas são a espinha-dorsal da escala cósmica de distâncias uma vez que seus períodos de pulsação são facilmente observáveis, correlacionando-se diretamente com suas luminosidades”, disse Lucas Macri, professor de física e astronomia na universidade A&M no Texas. “Outro refinamento na ‘régua cósmica’ é o fato que temos observado as variáveis cefeidas em seu espectro próximo ao infravermelho onde essas estrelas variáveis são melhores indicadores de distância que nas freqüências da luz visível”.

Esta nova e precisa avaliação da constante de Hubble foi usada a seguir para testar e confrontar as propriedades da energia escura, a forma de energia que produz uma força repulsiva na fábrica do espaço-tempo e que é responsável pela aceleração da taxa de expansão do Universo.

Analisando a história da expansão cósmica entre a data atual e quando o Universo tinha aproximadamente 380.000 anos de idade os astrônomos forem capazes de impor limites a natureza da energia escura que atua aceleração a expansão. A medida chave para o Universo primordial é derivada das flutuações na radiação cósmica de microondas de fundo, determinada pela sonda WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) em 2003.

Os resultados estão consistentes com a simples interpretação a energia escura, a qual equivale matematicamente a hipotética constante cosmológica introduzida há um século por Albert Einstein para compor a fabrica de espaço-tempo e prevenir o Universo de colapsar pela força da gravidade. Einstein removeu essa constante de suas equações quando soube da descoberta da expansão universal por Edwin Hubble.

“Se você pudesse por em uma caixa todos os modos possíveis que a energia escura pode diferir da constante cosmológica, essa caixa agora, com esse estudo, seria três vezes menor”, afirmou Riess, “Isso é um progresso, mas ainda temos um longo caminho para desvendar a natureza da energia escura”.

Embora a constante cosmológica tenha sido concebida há quase um século, as evidências observáveis para energia escura somente surgiram 11 anos atrás quando dois estudos a descobriram de forma independente, em parte através do uso do Hubble. Desde então os astrônomos tem buscado mais evidências práticas para melhor caracterizar a energia escura.

Antes do telescópio espacial Hubble ter sido lançado em 1990, as estimativas para a constante de Hubble variavam em um fator igual a dois. Ao final dos anos 90 o projeto chave do telescópio espacial Hubble associado à medição da escala extragaláctica de distâncias havia refinado o valor da constante de Hubble para um erro da ordem de 10%. Essa apuração foi realizada baseando-se na técnica de observação das variáveis cefeidas nos comprimentos de onda da luz visível em distâncias maiores das pesquisas anteriores e comparando-as com as observações de telescópios terrestres.

O time do projeto SHOES utilizou as câmeras NICMOS (Hubble’s Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer0 e ACS (Advanced Camera for Surveys) do telescópio especial Hubble para observar 240 estrelas variáveis cefeidas em 7 galáxias. Uma dessas galáxias foi a NGC 4258, cuja distância havia sido determinada com precisão através de radiotelescópios. As 6 demais galáxias recentemente hospedaram supernovas tipo 1a que são os indicadores mais confiáveis para as distâncias mais longínquas do Universo uma vez que as supernovas 1a sempre explodem com o mesmo brilho intrínseco.

Através da observação das variáveis cefeidas em 7 galáxias usando o mesmo telescópio e os mesmo instrumentos, o time foi capaz de determinar com maior precisão e calibrar a luminosidade das supernovas. Com o poder de Hubble o time pode superar as disparidades das medições e incertezas anteriores nas medidas do comportamento das variáveis cefeidas.

Riess gostaria de ver em breve a constante de Hubble refinada a um valor com erro inferior da 1%, para restringir ainda mais a dimensão da solução da expansão cósmica pela energia escura.

Fontes e referências:

Hubblesite: Refined Hubble Constant Narrows Possible Explanations for Dark Energy por Ray Villard – Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md. & Adam Riess – Space Telescope Science Institute/Johns Hopkins University, Baltimore, Md.

Astronomy.com: Refined Hubble constant narrows possible explanations for dark energy

Universe Today: Astronomers Closing in on Dark Energy with Refined Hubble Constant por Nancy Atkinson

Estudo independente confirma: o destino do Universo é controlado pela Energia Escura

._._.

2 comentários

11 menções

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  1. ROCA

    Não é assim, Maicon.
    Discordamos de você.
    O espaço-tempo é uma propriedade intrínseca do Universo.
    Assim, não existe o ‘lado de fora do Universo’. O Universo é fechado em si próprio.
    O espaço se expande junto com a expansão do Universo.
    O Universo é finito, mas ilimitado. O Universo não tem bordas ou fronteiras.

  2. Caros amigos e administradores da comunidade Eternos Aprendizes, queria propor uma teoria sobre o espaço físico. Não, eu não sou um estudioso em física, mas algumas coisas me intrigam a respeito do comportamento do universo a cada teoria exposta pela ciência.
    Então imaginemos que numa fração de segundo em que aconteceu o Big Bang, o Universo esteja do tamanho de uma bola de basquete, podemos até fazer um gesto com as duas mãos para representar esta bola de basquete, Assim olhando para esta “bola invisível” imaginando o universo, e então eu pergunto ao mais culto cientista que possa estar lendo esta mensagem:
    O que há à volta desta “bola”, que seria o universo em expansão?
    Seria possível existir algo a volta? Uma dimensão outra energia interagindo com a energia escura, onde ao passo que uma partícula de vácuo seja cria a partir do desprendimento do que há a volta do universo?
    O que quero dizer, não consigo expressar conclusivamente em palavras, mais imaginemos um pedaço de isopor, e depois jogaríamos algum ácido neste, uma gota, e ali então começaria uma reação que enquanto o ácido coroa o isopor ficaria um espaço, e no espaço ficaria apenas algumas gotículas de matérias plástico do isopor, bom parece meio inconclusivo, mas pensando em duas energia imensamente poderosas, sendo uma o vácuo negativo e a matéria positiva, havendo assim uma troca de polaridade ao passo que o universo se expande o que há em volta se contrai. então ao fim do primeiro ciclo, o espaço pode expandir-se ao extremo de um gigantesco elástico até o colapso onde aconteceria um Gnab Gib, mas não pela contração do universo , mas sim pela inversão de polaridade até o máximo do segundo ciclo das forças, onde a diferença de potencias das forças implicaria na concepção de dois universos cíclicos.
    Se não for uma idéia sem lógica o meu pensamento, poderíamos dizer que o universo tem um tamanho e um tempo cíclico.
    Se algum interessar por minha teoria, sou: [trecho excluído por conter informações pessoais]

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