estrelas gigantes vermelhas envelhecidas são o foco de um novo método que mede a taxa atual de expansão do universo.Crédito: NASA / ESA / SPL
durante grande parte desta década, os dois indicadores mais precisos da taxa de expansão do universo estiveram em flagrante desacordo. Agora, uma técnica independente altamente esperada que os cosmólogos esperavam que resolvesse o enigma, em vez disso, está a aumentar a confusão.,
Em resultados unveiled1 em 16 de julho, e devido ao aparecer no Astrophysical Journal, uma equipe liderada pelo astrônomo Wendy Freedman, na Universidade de Chicago, em Illinois apresenta uma técnica que mede a expansão do uso de gigante vermelha estrelas. Ele havia prometido substituir um método que os astrônomos têm usado por mais de um século — mas, por agora, a medição de velocidade não conseguiu resolver a disputa porque ela cai a meio caminho entre os dois valores controversos.”o Universo está a brincar connosco neste momento, certo?”twittou um astrofísico sobre o jornal.,”neste momento, estamos tentando entender como tudo se encaixa”, disse Freedman à natureza. Se a discrepância de velocidade cósmica não for resolvida, algumas das teorias básicas que os cosmólogos usam para interpretar seus dados — tais como suposições sobre a natureza da matéria escura — podem estar erradas. “A física Fundamental está em jogo”, diz Freedman.,
velocímetro cósmico
astrónomo americano Edwin Hubble e outros descobriram na década de 1920 que o Universo está a expandir — se, mostrando que a maioria das galáxias estão a afastar-se da Via Láctea-e quanto mais longe estão, mais depressa recuam. A relação aproximadamente constante entre velocidade e distância tornou-se conhecida como a constante de Hubble. Para cada megaparsec adicional (cerca de 3,26 milhões de anos — luz) de distância, Hubble descobriu que as galáxias recuaram 500 quilômetros por segundo mais rápido-então a constante de Hubble foi de 500 unidades de quilômetros por segundo por megaparsec.,
ao longo das décadas, os astrônomos revisaram substancialmente a estimativa à medida que as técnicas de medição melhoravam. Freedman foi pioneiro no uso do Telescópio Espacial Hubble na década de 1990 para (acertadamente) medir a constante de Hubble, e calculou um valor de cerca de 72 com uma margem de erro de cerca de 10%. Uma equipe liderada pelo Prêmio Nobel Adam Riess na Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland, fez as medições mais precisas até agora, e seu último valor é 74, com uma margem de erro de apenas 1,91% 2.
mas um esforço separado na última década lançou uma chave de fendas nos trabalhos., Cientistas da missão Planck da Agência Espacial Europeia mapearam a radiação relíquia do Big Bang, chamado de fundo cósmico de microondas, e a usaram para calcular as propriedades básicas do universo. Usando pressupostos teóricos padrão sobre o cosmos, eles calcularam a constante de Hubble como 67.8.
a diferença entre 67.8 e 74 pode parecer pequena, mas tornou-se estatisticamente significativa à medida que ambas as técnicas melhoraram., Assim, os teóricos começaram a se perguntar se a razão para a discrepância reside na teoria padrão da cosmologia, chamado ΛCDM, que pressupõe a presença de partículas invisíveis de matéria escura, bem como uma misteriosa força repulsiva chamada energia escura. Mas eles têm lutado para encontrar um ajuste na teoria que poderia resolver o problema e ainda ser consistente com tudo o que é conhecido sobre o universo. “É difícil olhar para o ΛCDM e ver onde estão os fios soltos, que se você os puxar, eles vão desvendá-lo”, diz Rocky Kolb, um cosmólogo da Universidade de Chicago.,a técnica de Freedman atualiza um elemento chave do método de medição do Hubble-e produz um valor de 69.8.
a parte mais difícil de medir a constante de Hubble é medir de forma fiável as distâncias das galáxias. A primeira estimativa de Hubble dependia da medição das distâncias das galáxias próximas, observando estrelas individuais e brilhantes chamadas Cefeidas. O astrônomo Henrietta Swan Leavitt descobriu no início do século XX que o brilho real destas estrelas era previsível., Então, medindo o quão brilhantes elas apareciam em placas fotográficas, ela podia calcular a distância entre as estrelas. Os astrónomos chamam tais sinais de velas padrão.
mas os pesquisadores têm tentado desde então encontrar melhores velas padrão do que os cefalópodes, que tendem a existir em regiões lotadas, cheias de poeira que podem distorcer as estimativas de seu brilho., “A única maneira que temos para chegar ao fundo deste é ter métodos independentes, e até este ponto, não tivemos nenhuma verifica no Cefeidas”, afirma Freedman, que passou grande parte de sua carreira melhorar a precisão e exatidão das Cefeidas medições. “Ela sabe onde todos os corpos estão enterrados”, diz Kolb.Freedman e seus colegas esquivaram — se completamente dos Cefeidas, e em vez disso usaram como suas velas gigantes vermelhas — estrelas antigas que se tornaram inchadas-juntamente com explosões de supernovas, que servem como sinalizadores para galáxias mais distantes.,
cálculo de gigantes
gigantes vermelhas são mais comuns do que Cefeidas, e são fáceis de detectar nas regiões periféricas de galáxias, onde as estrelas estão bem separadas umas das outras e a poeira não é um problema. Seu brilho varia muito — mas, tomado como um todo, a população gigante vermelha de uma galáxia tem uma característica útil. O brilho das estrelas aumenta ao longo de milhões de anos até atingir o máximo e, de repente, cai. Quando os astrônomos traçam um grande grupo de estrelas por cor e brilho, os gigantes vermelhos se parecem com uma nuvem de pontos com uma borda afiada., As estrelas naquela borda podem então servir como velas padrão. a equipe de Freedman usou a técnica para calcular as distâncias para 18 galáxias, e obteve uma estimativa da constante de Hubble que pela primeira vez tem uma precisão comparável à dos estudos baseados em Cefeidas.Riess diz que o estudo da gigante vermelha ainda baseia — se em suposições sobre a quantidade de poeira em galáxias-particularmente na Grande Nuvem de Magalhães, que o estudo usou como ponto de ancoragem., “A poeira é muito difícil de estimar, e estou certo de que haverá muita discussão” sobre por que a abordagem dos autores leva a uma menor estimativa da constante de Hubble, diz ele.
o resultado é estatisticamente compatível com a predição de Planck e com o cálculo Cepheid de Riess — o que significa que as barras de erro dos cálculos se sobrepõem — e a precisão da técnica irá melhorar à medida que os dados sobre gigantes vermelhos se acumulam. Eles poderiam vencer os Cefeidas num futuro próximo, diz Kolb.a agulha pode deslocar-se para um dos outros valores., Ou pode ficar quieto, e as outras técnicas podem eventualmente convergir para ele. Por agora, os cosmólogos têm muito para resolver.