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
Há quanto tempo o Big Bang aconteceu? Qual é melhor estimativa da idade do Big Bang? A resposta mais apurada é:
13,73 bilhões de anos ± 120 milhões de anos
Esta foi a mais recente conclusão do time de astrônomos que trabalhou com os últimos dados da sonda WMAP.
É importante destacar que esta estimativa da idade do Big Bang fornecida pelo time do WMAP é totalmente independente de outras 3 estimativas conhecidas da idade do Universo, tais como:
- A idade dos elementos químicos
- A idade dos aglomerados estelares antigos
- A idade das anãs brancas mais antigas
Vejamos a seguir o que estes 3 métodos independentes calcularam…
1. A idade dos elementos (decaimento radioativo):
A análise da linha espectral do Urânio da estrela antiga CS 31082-001 foi usada na estimativa de sua idade.
Usa-se o decaimento radioativo para determinar qual a idade de uma dada mistura de átomos.
Assim, por exemplo, um par de isótopos que tem sido usado é Rênio e Ósmio. Re187 decai transformando-se em Os187 com uma meia-vida de 40 bilhões de anos. Analisando esse par de isótopos apura-se que a idade do Universo está entre 11,6 e 17,5 bilhões de anos.
Outros elementos usados para esta estimativa são o Urânio238 e o Tório232 que tem meia-vida de 4,468 e 14,05 bilhões de anos. Análises e comparações entre esses dois elementos levam a idade do Universo a 14,5 +2,8 -2,2 bilhões de anos, segundo Dauphas (2005, Nature, 435, 1203).
Aplicação deste método para apuração da idade em estrelas antigas
Cowan et al., em 1999 apuraram a idade de 15,6 ± 4,6 bilhões de anos para duas estrelas: CS 22892-052 e HD 115444.
A estrela anciã CS 31082-001 é um dos marcos para se estabelecer a idade do Universo
Outra estrela, a CS 31082-001, mostra uma idade de 12,5 ± 3 bilhões de anos baseada no decaimento do Urânio238 [Cayrel et al. 2001, Nature, 409, 691-692]. Mais tarde, Wanajo et al. refinou o cálculo pelo método do decaimento do Urânio/Tório obtendo 14,1 ± 2,5 bilhões de anos para a idade desta antiga estrela.
2. Idade dos aglomerados estelares antigos:
Quando as estrelas realizam a nucleossíntese transformando hidrogênio em hélio em seus núcleos, elas se enquadram dentro de uma curva simples dentro do diagrama H-R (criado por Hertzsprung e Russell). Esta trilha é conhecida como a ‘seqüência principal’, uma vez que a maioria das estrelas do Universo se encontra nesta fase de seu ciclo de vida. Uma vez que a luminosidade (L) varia proporcionalmente a uma potência de sua massa, entre M3 e M4, o tempo (T) de vida da estrela na seqüência principal pode ser calculado pela fórmula T=k/L0,7 onde k é uma constante (T proporcional ao inverso de L^0,7).
Assim, se você medir a luminosidade da estrela mais brilhante na seqüência principal você conseguirá definir a idade limite superior do aglomerado estelar:
Idade < k/Lmax0,7
Assim, estatisticamente, para aglomerados estelares com milhares de membros essa fórmula se aplica sem distorções e a idade do aglomerado é praticamente igual a k/Lmax0,7
Usando esse método nos aglomerados globulares Chaboyer, Demarque, Kernan e Krauss (1996, Science, 271, 957) calcularam em 12,07 bilhões de anos (com 95% de certeza) a idade mínima do Universo. Gratton et al. calcularam idades entre 8,5 e 13,3 bilhões de anos sendo 12,1 o valor mais provável. Reid estimou a idade entre 11 e 13 bilhões de anos e Chaboyer et al. estabeleceram 11,5 ± 1,3 bilhões de anos para a idade média do mais velho dos aglomerados globulares mais antigos.
3. Idade das anãs brancas mais antigas:
O estudo das anãs brancas do aglomerado globular M4 permitiu o cálculo da estimativa da idade do Universo
Uma anã-branca é um objeto com a massa equivalente ao nosso Sol e raio da ordem de grandeza da Terra. A densidade de uma anã-branca é um milhão de vezes maior que a da água. As anãs-brancas brilham como resultado do seu calor residual. As anãs-brancas mais antigas são mais frias e menos brilhantes. Pesquisando e medindo a idade das anãs-brancas no aglomerado globular M4, Em 2004, Hans et al. apuraram a idade de 12,1 ± 0,9 bilhões de anos para a M4 e conseqüentemente, considerando o tempo entre o Big Bang e a formação da M4, estimaram a idade do Universo em 12,8 ± 1,1 bilhões de anos.
Como a idade do Universo pode ser medida via radiação cósmica de microondas de fundo?
O fato notável é que as 3 maneiras descritas acima de se medir a idade do Universo junto com a estimativa do time do WMAP são plenamente consistentes!
Como é que conseguimos medir a idade do Big Bang simplesmente observando a radiação cósmica de microondas de fundo (CMB – Cosmic Micro Wave Background Radiation)? Vejamos a resposta a seguir:
A radiação de microondas cósmica parece vir uniformemente de todas as direções (é claro que existem vários tipos de fontes que emitem microondas: poeira cósmica aquecida, estrelas, galáxias e até mesmo elétrons livres espiralando em nas linhas dos campos magnéticos – mas estes tem características distintas, então estas podem ser subtraídas da equação). Essas microondas foram originadas nos elétrons que rechearam o Universo há muito tempo, logo antes de terem se combinado com os prótons livres para formar os átomos neutros de hidrogênio. Naquela ocasião a matéria comum do Universo é composta apenas de gás (plasma, na realidade), com uma temperatura praticamente uniforme em todos os lugares (havia um equilibro térmico), e emitia a radiação de corpo-negro.
Assim que o plasma tornou-se um gás neutro, a radiação térmica ficou livre para fluir pelo cosmos quando o Universo tinha cerca de 380.000 anos de idade e uma pequena parte desta radiação ainda pode ser observada hoje, através de instrumentos exóticos sensíveis tais como a sonda Wilkinson Microwave Anisotropy Project (WMAP) e a sonda criogênica PLANCK. Nós detectamos essa radiação na faixa do espectro das microondas por causa do efeito Doppler, desviando a freqüência para o vermelho, causado pela expansão do Universo.
A radiação cósmica de microondas de fundo (CMB) é a mais perfeita radiação de corpo negro conhecida, mas não se trata de um corpo-negro perfeito! A CMB tem um pólo quente e um mais frio, devido ao movimento de nosso sistema solar + a galáxia. Ela também apresenta flutuações da ordem de 1 até 10 µK (sim, µK quer dizer micro-Kelvin, um milionésimo de um grau de temperatura), o que parece ruído aleatório para nós (ruído branco). Mas a CMB não é aleatória, ao contrario, ela nos dá assinatura dos processos físicos primordiais, a maior parte original do tempo onde os fótons tornaram-se livres para fluir (alguns são devido aos efeitos da massa e energia ao longo do caminho entre o plasma primordial e nós). Por exemplo, o som, como em qualquer gás o som pode viajar através do plasma universal e os fótons da CMB podem reter informações sobre os últimos sons daquela época.
Os dados da WMAP revelam que o seu conteúdo inclui 4,6% de átomos, a matéria bariônica (convencional) da qual são feitas as estrelas e os planetas. A matéria escura compreende 23% do Universo (gráfico superior). A WMAP revelou uma diferente composição do Universo primordial, com a presença massiva dos neutrinos cósmicos, 10%, quando o Universo tinha 380.000 anos de idade (gráfico inferior). A matéria escura, diferente dos átomos, não emite nem absorve luz (não inteage com as radiações eletromagnéticas). A matéria escura apenas detectada indiretamente devido à interação gravitacional com a matéria convencional. 72% do Universo é composto por “energia escura”, que atua como uma espécie de força repulsiva, ‘anti-gravidade’. Esta energia, diferente da matéria escura, é responsável pela aceleração da expansão do Universo. Os dados da WMAP são precisos até dois dígitos, por isso o total destes números não dá exatamente 100%. Isto reflete os limites atuais da capacidade da WMAP de definir a matéria escura e a energia escura. Crédito: NASA/WMAP
Pela análise criteriosa das flutuações da CMB a densidade da matéria, junto com a energia escura, dos primórdios do Universo, pode ser enfim calculada, assim como a composição da matéria primordial (matéria comum, neutrinos e matéria escura). Colocando-se estas estimativas nas equações da Teoria da Relatividade Geral temos os resultados da dimensão da velocidade de expansão do Universo. Compare então tais resultados com a constante de Hubble que foi recentemente recalculada, que mede como o Universo se expande agora e temos a noção da idade do Big Bang. Esta página do WMAP e o artigo Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Observations: Cosmological Interpretation explicam o tema em mais detalhes.
Para saber mais sobre o Big Bang e as origens do Cosmos recomendamos fortemente a leitura do excelente artigo de Hubert Reeves:
Fontes e referências
Sobre os 3 métodos independentes de cálculo da idade do Universo
Age of the Universe por Edward L. Wright
Independent age estimates por Emad Iskander
Nature: The U/Th production ratio and the age of the Milky Way from meteorites and Galactic halo stars
ArXiv.org
- R-Process Abundances and Chronometers in Metal-Poor Stars
- The r-process in the neutrino winds of core-collapse supernovae and U-Th cosmochronology
- A Lower Limit on the Age of the Universe
- HST Observations of the White Dwarf Cooling Sequence of M4
ESO: How Old is the Universe? First Reading of a Basic Cosmic Chronometer with UVES and the VLT
Science Daily: Hubble Uncovers Oldest “Clocks” In Space To Read Age Of Universe
Cosmologia – UFRGS: A idade do Universo
Sobre o WMAP e o Big Bang
Os Primeiros Momentos do nosso Universo
Universe Today
- Big Bang Age por Jean Tate
- How Old is the Universe?
- Planck Starts Collecting Light Left Over From Big Bang
- Beginning of the Universe
Palestra astronômica: How Old is the Universe?
Eternos Aprendizes
- 5 anos do WMAP revelaram três grandes segredos do Universo: os neutrinos primordiais, o fim da idade das trevas e a inflação cósmica
- Novo modelo cosmológico tenta dar novas pistas sobre o Big Bang e o Universo inflacionário
- Estudo independente confirma: o destino do Universo é controlado pela Energia Escura
._._.
Para saber mais:
Novo modelo cosmológico tenta dar novas pistas sobre o Big-Bang e o Universo inflacionário
5 anos do WMAP revelaram três grandes segredos do Universo: os neutrinos primordiais, o fim da idade das trevas e a inflação cósmica
Planck revela segredos do nascimento do Universo
A sonda anisotrópica WMAP se aposenta após 9 anos de operação, mas as pesquisas prosseguem…
Quando Universos colidem, como saber sobre isso?
Astrônomos explicam o supervazio, uma gigantesca lacuna dentro do Universo
A matéria escura foi responsável pela reconstrução do Universo primordial (a era da reionização)?
O dia em que o Universo foi paralizado: novo modelo cosmológico para a energia escura
Lentes gravitacionais suportam a descoberta que a expansão do Universo se dá mais rápido do que se pensava
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Novo mapa celeste gerado pelo Planck ajuda a entender como o Universo se formou
Planck: a nave espacial criogênica atingiu seu destino no ponto de Lagrange L2
3 comentários
17 menções
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José
19/11/2016 às 02:07 (UTC -3) Link para este comentário
Interessante esta matéria e bem completa, parabéns. No judaísmo tem-se o conceito de que a ciência irá comprovar o conhecimento e sabedoria da Torah. Seguindo esta linha, nenhuma novidade a idade desde o século 11…
Vamos a matemática do negócio..segundo Rav Itschak de Ako (Sábio judeu), que viveu no seculo 11, o universo teria exatamente (em sua época) 15 bilhoes, 340 milhoes e 500 mil anos !! Calculando… Segundo o Sefer Hatmuná (seculo 12), o mundo terá 7 ciclos de 7 mil anos cada e segundo esta teoria e stamos no ultimo ciclo (1223 anos restantes). Portanto ja se passaram 6 ciclos antes da criacao de Adam Harishom (o primeiro homem). Entao 6 ciclos x 7 mil anos = 42.000 anos se passaram antes deste ciclo que estamos (no ano judaico 5770). Uma vez que estes anos se referem a um periodo anterior a criacao do Homem, entao a contagem deles seriam de acordo com os anos Divinos. Um dia Divino vale mil anos terrestres (segundo fontes judaicas de 2000 anos atraz, Midrash), portanto um ano Divino vale? Vamos la, regra de tres, todos nos aprendemos no colegio…1 ano = 365 ¼ dias. Se um dia vale 1000 anos, entao 365 ¼ valem 365.250 anos. Ou seja um ano Divino vale 365.250 anos terrestres. Portanto os 42 000 anos multiplicados por 362.250 anos resultam em 15.340.500.000 anos !!! No ano de 1100 este valor ja circulava pelos meios dos alunos do Ramban, o Rav Itschak de Ako…
Fonte: Bisker, S. Saiba oque responder: Perguntas e Respostas Sobre Temas Centrais do Judaísmo. (Portuguese Edition). 248p. 2014.
Anderson
15/02/2010 às 01:27 (UTC -3) Link para este comentário
Sou fascinado pela astronomia e aprendi muito com este site.
Seria interessante colocar vídeos ou links do youtube aqui no site. tem muita coisa legal lá sobre astronomia.
EX: History Channel – O Universo: Galáxias Longínquas
History Channel – O Universo: Vida e Morte de uma Estrela
History Channel – O Universo: Vivendo no Espaço
History Channel – O Universo: Extra-Terrestre
History Channel – O Universo: Super Novas
History Channel – O Universo: Buracos Cósmicos
History Channel – O Universo: Planetas Externos
History Channel – O Universo: Vênus e Mercúrio
History Channel – O Universo: Rostos Alienígenas
History Channel – O Universo: Fenômenos Cósmicos
ROCA
15/02/2010 às 21:20 (UTC -3) Link para este comentário
Já tenho feito isto, sempre que possível, colocando links para esta série do History Channel nos meus posts.
Exemplos:
http://eternosaprendizes.com/2010/01/23/ted-patricia-burchat-esclarece-sobre-materia-escura-e-energia-escura/
http://eternosaprendizes.com/2009/02/11/2012-nao-havera-tempestade-solar-assassina/
http://eternosaprendizes.com/2009/01/11/a-face-oculta-da-lua-fotografada-pelos-astronautas-da-apollo-16/
http://eternosaprendizes.com/2009/10/05/a-lua-e-maior-quando-esta-proxima-do-horizonte/
http://eternosaprendizes.com/2009/09/06/a-furia-do-buraco-negro-revela-sua-galaxia-tao-distante/
http://eternosaprendizes.com/2009/08/28/qual-a-origem-dos-aneis-de-saturno/
Hubble captura um close-up de M5, o aglomerado globular que Charles Messier pensava ser apenas uma nebulosa
20/06/2015 às 18:08 (UTC -3) Link para este comentário
[…] M5 é um dos aglomerados globulares mais antigos. Suas estrelas têm cerca de 13 bilhões de anos de idade. O estudo dos aglomerados globulares antigos é uma das diversas formas de se calcular a idade do Uni… […]
Hubble captura um close-up de M5, o aglomerado globular que Charles Messier pensava ser apenas uma nebulosa » O Universo - Eternos Aprendizes
20/06/2015 às 14:53 (UTC -3) Link para este comentário
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ALMA revela um super proto-aglomerado-estelar no sistema de galáxias em colisão Arp 244 – as “Antenas” » O Universo - Eternos Aprendizes
16/05/2015 às 19:10 (UTC -3) Link para este comentário
[…] aglomerações esfuziantes com até um milhão ou mais de estrelas antigas, estão entre os objetos mais velhos do Universo [2]. Apesar de abundantes tanto dentro quanto em volta das galáxias, exemplos de aglomerados […]
Criou Deus o mundo em 6 dias de 24 hs ? « Tradução do Novo Mundo Defendida!
02/12/2013 às 20:30 (UTC -3) Link para este comentário
[…] A estimativa da idade do Universo trabalhada pela sonda WMAP vem de três estimativas, são elas: A idade dos elementos químicos, a idade dos aglomerados estelares antigos e a idade das anãs brancas mais antigas . (http://eternosaprendizes.com/2009/10/01/qual-e-a-idade-do-universo-como-calcular-isso/) […]
SXDF-XCLJ0218-0510: descoberto o aglomerado galáctico mais distante no Universo observável « Eternos Aprendizes
21/05/2010 às 00:03 (UTC -3) Link para este comentário
[…] A análise dos dados recolhidos sobre galáxias individuais demonstra que o aglomerado contém já uma pletora de galáxias massivas e evoluídas, formadas cerca de 2 bilhões de anos antes. Tendo em vista que os processos dinâmicos de evolução galáctica são extremamente lentos, a presença destas galáxias requer que o aglomerado se agregue através da fusão de grupos massivos de galáxias, cada um alimentando a sua galáxia dominante. Assim, um aglomerado galáctico transforma-se no laboratório ideal para o estudo da evolução galáctica, em uma época na qual o Universo tinha cerca de ≈4,1 bilhões de anos de idade, menos de um-terço da sua idade atual. […]
Técnica baseada nas lentes gravitacionais confirma a idade do Universo « Eternos Aprendizes
27/03/2010 às 10:35 (UTC -3) Link para este comentário
[…] Veja também outras formas independentes de como se calcular a Idade do Universo em “Qual é a idade do Universo? Como calcular isso?“ […]
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26/03/2010 às 10:58 (UTC -3) Link para este comentário
[…] de outras galáxias, os pesquisadores têm uma nova maneira e precisa para medir o tamanho e a idade do Universo e como ele se expande rapidamente, junto com as demais técnicas independentes. Estas medidas […]
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26/02/2010 às 10:21 (UTC -3) Link para este comentário
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12/02/2010 às 05:19 (UTC -3) Link para este comentário
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15/12/2009 às 11:55 (UTC -3) Link para este comentário
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