Posts Tagged inflação cósmica

Planck revela segredos do nascimento do Universo

Esta faixa representa a radiação de fundo de microondas observada pela sonda PLANCK (a curva multicolorida) que está superposta em uma imagem na luz visível do céu, dominado pelo disco da Via Láctea (Imagem: ESA/LFI/HFI Consortia/Axel Mellinger). Esta é a primeira amostra que a PLANCK nos oferece sobre o brilho do Big Bang com detalhes inéditos. O mapa completo do céu será completado em cerca de 6 meses.

Esta faixa representa a radiação de fundo de microondas observada pela sonda PLANCK (a curva multicolorida) que está superposta em uma imagem na luz visível do céu, dominado pelo disco da Via Láctea (Imagem: ESA/LFI/HFI Consortia/Axel Mellinger). Esta é a primeira amostra que a PLANCK nos oferece sobre o brilho do Big Bang com detalhes inéditos. O mapa completo do céu será produzido em cerca de 6 meses.

A espaçonave PLANCK da ESA (European Space Agency) foi lançada no espaço em 14 de maio de 2009. Seu destino é observar o brilho do gás cósmico cerca de 380.000 anos após o Big Bang (13,73±0,12 bilhões de anos atrás), a radiação de microondas cósmica de fundo (CMB – Cosmic Microwave Background radiation).

As propriedades desta radiação de fundo poderão conter informações sobre dimensões extras ou universos múltiplos, assim como fornecer pistas sobre o que causou uma curta e incrivelmente rápida expansão universal, a Inflação Cósmica.

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Quando Universos colidem, como saber sobre isso?

Representação gráfica do choque de 'universos-bolha'

Representação gráfica do choque de 'universos-bolha'

Se nosso Universo se chocou uma vez contra outro, como poderíamos ser capazes de ver as evidências disso nos confins do cosmos? Perguntam-se os astrofísicos.

Até onde podemos dizer, o Universo tem aproximadamente 93 bilhões de anos luz de tamanho e menos de 13,73±0,12[1] bilhões de anos de idade.

Isto é algo que tem feito os cosmologistas coçar a cabeça. Em 14[1] bilhões de anos a luz pode viajar não mais que 14 bilhões de anos-luz (!). Então, como se produziu um Universo tão grande de uma forma tão rápida?

A melhor explicação que temos hoje é o misterioso processo chamado ‘inflação cósmica’. A idéia geral por trás disto é que pouco depois de seu nascimento, o Universo incrementou rapidamente seu tamanho por muitas ordens de magnitude em uma pequena fração de tempo, um instante cósmico.

Os cosmologistas adoram pensar sobre qual foi o gatilho que disparou a inflação universal. Resposta curta: nada se sabe na realidade, embora a especulação sobre isso continue firme e forte.

Um problema menos conhecido e explorado é ‘o que poderia haver detido a inflação’. Por que então o Cosmos não seguiu expandindo-se neste ritmo exponencial?

Uma das respostas mais curiosas é esta: que o Universo ainda está se expandindo e que vivemos em uma diminuta região de estabilidade, uma bolha cósmica em meio a uma gigantesca tormenta universal.

Obviamente, nossa bolha cósmica seria apenas uma entre outras incontáveis bolhas.

Mas, como poderíamos ver alguma vez uma destas bolhas se elas devem estar além da fronteira intransponível (para os nossos instrumentos de medição) do Universo visível?

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O dia em que o Universo foi paralizado: novo modelo cosmológico para a energia escura

O destino final do Universo depende da exata natureza da energia escura. Dependendo de suas propriedades, Se a densidade de energia escura for constante, a expansão continuará a acelerar para sempre resultando no 'Big Freeze'. Se aumentar, a aceleração da expansão pode ser tão rápida que as galáxias, estrelas, planetas e mesmo os átomos sejam completamente desintegrados, o chamado 'Big Rip'. Finalmente, se a densidade de energia escura diminuir com o tempo, o universo pode colapsar, o chamado 'Big Crunch'. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss / Portal do Astrônomo

O destino final do Universo depende da exata natureza da energia escura. Dependendo de suas propriedades, Se a densidade de energia escura for constante, a expansão continuará a acelerar para sempre resultando no 'Big Freeze'. Se aumentar, a aceleração da expansão pode ser tão rápida que as galáxias, estrelas, planetas e mesmo os átomos sejam completamente desintegrados, o chamado 'Big Rip'. Finalmente, se a densidade de energia escura diminuir com o tempo, o universo pode colapsar, o chamado 'Big Crunch'. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss / Portal do Astrônomo

Imagine um momento em que o Universo inteiro esteve paralisado. De acordo como o novo modelo para a energia escura, isso é essencialmente o que aconteceu há cerca de 11,5 bilhões de anos, quando o Universo tinha ¼ do tamanho atual.


O novo modelo publicado em 06 de maio de 2009 no jornal Physical Review D, foi desenvolvido pelo pesquisador associado Sourish Dutta e o professor de física Robert Scherrer na Universidade de Vanderbilt, os quais trabalharam junto com o Professor de física Stephen Hsu e o estudante David Reeb da Universidade do Oregon.

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Novo modelo cosmológico tenta dar novas pistas sobre o Big-Bang e o Universo inflacionário

A comunidade científica em geral pensa que todo e qualquer traço do que havia antes do Big-Bang foi apagado, ou seja, não pode ser medido, detectado ou observado. Agora, um grupo de astrofísicos acredita que interpretando vestígios dos estágios iniciais do Universo poderão trazer-nos algumas pistas sobre isso. Marc Kamionkowski, do Caltech (California University of Technology), EUA, declarou que “Não é mais uma completa loucura perguntar-se ‘o que aconteceu antes do Big-Bang‘”. Kamionkowski liderou um time que propôs um modelo matemático explicando uma anomalia na teoria da distribuição uniforme da radiação e matéria. Esse estudo foi detalhado no jornal cientifico Physical Review D.WMAP-CMB-LINHA-DO-TEMPO-DESDE-O-BIG-BANG

O Universo Inflacionário – Crédito: WMAP Science Team, NASA. O Universo tem se expandido gradualmente. Entretanto, sua expansão inicial foi extraordinariamente tão rápida quanto o seu crescimento desde as flutuações em escala quântica em um trilionésimo de um segundo. De fato, esse cenário cosmológico, denominado Inflação, tem sido esmiuçado, evidenciado e quantificado pela análise de 5 anos dos dados do observatório espacial WMAP. Os equipamentos do WMAP detectaram a radiação de microondas cósmica de fundo (Cosmic Microwave Background – CMB) – o brilho residual do Universo primordial. O extraordinário sucesso WMAP na exploração do primeiro trilionésimo de segundo, favorecendo os cenários da teoria inflacionária se apóia na sua habilidade de realizar medidas precisas e inéditas das propriedades da radiação de microondas de fundo. As sutis propriedades são destiladas das condições do Universo primordial relacionadas aos seus primeiros momentos de existência. O diagrama esquemático acima retrata os 13,7 bilhões de anos (além do trillionésimo de um segundo) da história do Universo desde a escala quântica inicial até a escala da formação das estrelas, galáxias e planetas.

A Expansão Exponencial do Universo

Os investigadores analisaram o fenômeno chamado inflação, inicialmente proposto em 1980 por Alan Güth, que infere que o espaço expandiu-se exponencialmente nos instantes seguintes ao Big-Bang.

Adrienne Erickcek, do time da Caltech, explicou que o problema da tese da inflação, entretanto, é que o Universo não é tão uniforme quanto à forma simplificada que a teoria original preconiza – há assimetria.

Até recentemente as medidas da radiação cósmica de fundo (CMB – uma forma de radiação eletromagnética que permeou o Universo cerca de 400.000 anos depois do Big-Bang) estavam consistentes com a tese da inflação cósmica – as flutuações minúsculas na CMB pareciam, na média, estarem espalhadas por todas as direções.

Há alguns anos um grupo de pesquisadores que incluía Krzysztof Gorski do Jet Propulsion Laboratory da NASA (JPL), Pasadena, Califórnia, emiuçou dados do observatório espacial WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Os cientistas perceberam que a amplitude das flutuações na CMB não é a mesma em todas as direções como a tese inflacionária sustenta.

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

A Energia Escura atua inibindo o crescimento das galáxias

Há 10 anos o estudo das distantes supernovas tipo Ia originou a descoberta da energia escura que é considerada a responsável pela expansão acelerada do Universo. Agora, os cientistas confirmam a existência dessa misteriosa e repulsiva força, usando uma linha independente de experimentos e medições. As novas descobertas fornecem novas e consistentes provas para a teoria geral da relatividade estabelecida por Einstein e suportam a idéia que a energia escura é uma propriedade intrínseca e imutável do vácuo cósmico. Pela primeira vez, os astrônomos observaram claramente os efeitos da energia escura nos objetos colapsados mais massivos do Universo (os aglomerados galácticos), usando o Observatório Chandra de raios-X da NASA. Rastreando como a energia tem impulsionado o crescimento dos aglomerados galácticos e combinando isto com os estudos anteriores, os cientistas conseguiram as melhores evidências até o momento do que é a energia escura e qual será o real destino do Universo.

A imagem composta à esquerda é a do aglomerado estelar Abell 85, localizado a cerca de 740 milhões de anos-luz da Terra. Este aglomerado galáctico é um dos 86 observados pelo Chandra para estudar como a energia escura reprimiu o crescimento destas estruturas massivas ao longo dos últimos 7 bilhões de anos. A emissão na cor violeta é originada pelo gás aquecido a milhões de graus de temperatura que foi detectado pelo observatório de raios-X Chandra da NASA. As demais cores mostram as galáxias em uma imagem ótica do SDSS – Sloan Digital Sky Survey. A ilustração à direita mostra flagrantes da simulação feita por Volker Springel representando o crescimento da estrutura cósmica quando o Universo tinha, respectivamente, 0,9 bilhões, 3,2 bilhões e 13,7 bilhões de anos de idade (agora). Essa imagem nos mostra como o Universo evoluiu de uma arquitetura suave para um estado contendo uma vasta quantidade de estruturas. O crescimento das estruturas foi inicialmente formatado predominantemente pela força atrativa da gravidade. Esta situação mudou há 5,5 bilhões de anos quando a interferência da força repulsiva gerada pela energia escura passou a dominar o cenário universal. Créditos: Raios-X - NASA/CXC/SAO/A.Vikhlinin et al.; Ótico - SDSS; Illustração - MPE/V.Springel.

A imagem composta à esquerda é a do aglomerado estelar Abell 85, localizado a cerca de 740 milhões de anos-luz da Terra. Este aglomerado galáctico é um dos 86 observados pelo Chandra para estudar como a energia escura reprimiu o crescimento destas estruturas massivas ao longo dos últimos 7 bilhões de anos. A emissão na cor violeta é originada pelo gás aquecido a milhões de graus de temperatura que foi detectado pelo observatório de raios-X Chandra da NASA. As demais cores mostram as galáxias em uma imagem ótica do SDSS – Sloan Digital Sky Survey. A ilustração à direita mostra flagrantes da simulação feita por Volker Springel representando o crescimento da estrutura cósmica quando o Universo tinha, respectivamente, 0,9 bilhões, 3,2 bilhões e 13,7 bilhões de anos de idade (agora). Essa imagem nos mostra como o Universo evoluiu de uma arquitetura suave para um estado contendo uma vasta quantidade de estruturas. O crescimento das estruturas foi inicialmente formatado predominantemente pela força atrativa da gravidade. Esta situação mudou há 5,5 bilhões de anos quando a interferência da força repulsiva gerada pela energia escura passou a dominar o cenário universal. Créditos: Raios-X - NASA/CXC/SAO/A.Vikhlinin et al.; Ótico - SDSS; Illustração - MPE/V.Springel.

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5 anos do WMAP revelaram três grandes segredos do Universo: os neutrinos primordiais, o fim da idade das trevas e a inflação cósmica

Esta visão detalhada de todo o céu mostra o jovem Universo a partir de 5 anos de pesquisa via WMAP. A imagem revela flutuações em torno da temperatura média do Universo de 2,725 +/- 0,0002 Kelvin (aparece nas diferenças de cor) que correspondem às sementes que cresceram para se tornarem nas galáxias. O ruído causado pela Via Láctea foi subtraído dessa imagem usando dados de várias freqüências. A imagem mostra um intervalo de temperatura de +/- 200 microKelvin (0,0002 graus K), as regiões vermelhas são as áreas mais quentes no céu e as azuis mais frias. Crédito: NASA / time do WMAP

Esta visão detalhada de todo o céu mostra o jovem Universo a partir de 5 anos de pesquisa via WMAP. A imagem revela flutuações em torno da temperatura média do Universo de 2,725 +/- 0,0002 Kelvin (aparece nas diferenças de cor) que correspondem às sementes que cresceram para se tornarem nas galáxias. O ruído causado pela Via Láctea foi subtraído dessa imagem usando dados de várias freqüências. A imagem mostra um intervalo de temperatura de +/- 200 microKelvin (0,0002 graus K), as regiões vermelhas são as áreas mais quentes no céu e as azuis mais frias. Crédito: NASA / time do WMAP

Aos 5 anos do programa WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) a NASA relembra as grandes descobertas que permitiram aperfeiçoamento do nosso conhecimento sobre a história do Universo. Trata-se de um tesouro de informação, que contempla, entre outras, essas três grandes descobertas:

  1. Novas evidências que um verdadeiro mar de neutrinos cósmicos, permeia o Universo (o ‘fundo cósmico de neutrinos’);
  2. Claras evidências que as primeiras estrelas levaram mais de quinhentos milhões de anos para criar um nevoeiro cósmico;
  3. A teoria da inflação cósmica (expansão do Universo durante o seu primeiro bilionésimo de segundo) foi refinada.

“Estamos a vivendo em uma época extraordinária”, exclamou Gart Hinshaw do Centro Aeroespacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland. “A nossa geração é a primeira na História da Humanidade a realizar medições tão detalhadas e em distâncias tão longínquas no Universo.”

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