gov-civil-vilareal.ptQuão rápido está se expandindo o Universo? A resposta depende de como você mede, e isso é um problema
>O Universo está se expandindo.
Uau, ainda adoro poder escrever isso. É uma declaração tão maravilhosa, compacta e simples, mas tem implicações tão profundas que podem levar décadas até que as compreendamos todas. E sabemos que isso é verdade há um século.
Mas é verdade. Temos muitas linhas de evidência independentes que mostram que é assim. Isso significa que o Universo era menor no passado e, se você correr o relógio para trás cerca de 13,8 bilhões de anos, descobrirá que tudo no cosmos foi comprimido em um único ponto incrivelmente quente e denso. Avance o relógio novamente e você terá os momentos iniciais do Universo: o Big Bang.
Uma questão extremamente importante que surge naturalmente é: como velozes o Universo está se expandindo? Acontece que objetos mais distantes estão se afastando de nós mais rapidamente, então usamos uma unidade ímpar para descrever a expansão: uma velocidade por distância. Dobre a distância e a velocidade de retrocesso de um objeto também.
Este número na astronomia tem um nome: a Constante de Hubble. Edwin Hubble tentou calculá-lo no início do século 20 e temos sido capazes de refiná-lo muito desde então. É cerca de 70 quilômetros por segundo por megaparsec (um megaparsec, ou Mpc, é um milhão de parsecs, ou 3,26 milhões de anos-luz; para comparação, a Galáxia de Andrômeda está a pouco menos de 1 Mpc de nós). Portanto, em um Universo em livre expansão, um objeto a 1 Mpc de distância se afastará de você a 70 km / s. Um objeto a 10 Mpc de distância fugirá a 700 km / s, e assim por diante.
¿Por qué el hombre araña está clasificado como pg13?
Estranho, certo? Mas é aqui que as coisas vão mesmo estranhas. Existem várias maneiras diferentes de medir a Constante de Hubble. Uma é fazer isso localmente, olhando para as galáxias próximas, medindo suas distâncias e velocidades. Temos várias maneiras de medir ambos (das quais falarei mais adiante). Ao fazer isso, você obtém uma Constante de Hubble de 73 km / s / Mpc.
Outra maneira é olhar para o cedo Universo, em coisas muito distantes. Cerca de 375.000 anos após a formação do Universo, tinha se expandido o suficiente para se tornar transparente . Ainda estava quente e agora, hoje, vemos aquele calor restante permeando todo o céu. À medida que o Universo continuou a se expandir, esse calor resfriado (você também pode pensar nisso como a luz daquela bola de fogo que foi redshifted à medida que o Universo se expande para longe de nós). Agora vemos isso como um brilho contínuo de microondas em todos os lugares que olhamos.
Examinando esse brilho com muito cuidado, podemos aprender muito sobre as condições do Universo naquela época. Também podemos calcular a Constante de Hubble dessa maneira, e o número que você obtém ao fazer isso é cerca de 67 km / s / Mpc.
Hum. Espere. Esses dois números são diferentes. Isso é estranho.
É realmente. E fica pior. Todos os métodos locais obtêm o número mais alto, e todos os métodos antigos e distantes do Universo obtêm o número menor. É como se o Universo não concordasse consigo mesmo.
É como construir uma ponte sobre um desfiladeiro, começando nas duas extremidades, apenas para que as duas não se encontrem no meio. Isso me lembra um pouco do desenho de M. C. Escher 'Belvedere'. Não faz sentido.
O icônico 'Belvedere' de M. C. Escher, um edifício paradoxal onde a perspectiva é completamente distorcida. Crédito: M. C. Escher
Na verdade, quando esses números foram determinados pela primeira vez, eles não estavam tão distantes, porque a incerteza nas medições era alta. Por um tempo, não conhecíamos a Constante de Hubble com um fator de dois. Mas, à medida que as medições foram melhorando, começamos a vê-los se separar.
É aqui que as coisas ficam divertidas: Um novo projeto tem tentado descobrir o número local. Foi liderado pelo velho amigo e colega de pós-graduação Adam Riess (que foi fundamental para descobrir que a expansão Universal está se acelerando - mais sobre que em um segundo também - e ganhou alguns elogios decentes por causa disso). Eles usaram o Telescópio Espacial Hubble para observar um tipo muito específico de estrela, chamada de variável Cefeida. Essas estrelas se expandem e se contraem com o tempo, e ficam mais brilhantes e mais escuras à medida que o fazem. Um século atrás, foi descoberto que o período, o tempo que leva para clarear e escurecer, estava vinculado à quantidade total de energia que emitem.
Isso é enorme: significa que se você pode medir seu período, você pode descobrir sua luminosidade. E então, se você medir o quão brilhantes eles parecem, você pode encontrar a distância deles ! Isso é crucial, porque vemos cefeidas em outras galáxias, o que significa que elas nos fornecem um método para determinar as distâncias a essas galáxias. Na verdade, foi a equipe de Hubble que usou isso para determinar as distâncias a algumas galáxias próximas na década de 1920.
tarjeta estrella invertida
A equipe de Riess olhou às 7 cefeidas em nossa própria galáxia, a Via Láctea, e medimos não apenas o quão brilhantes eram, mas também sua paralaxe, sua aparente mudança de posição conforme a Terra se movia ao redor do Sol (para detalhes, sugiro observar 'Crash Course Astronomy: Distances' ?). Ao medir essa mudança ao longo de vários anos, eles podem obter muito distâncias precisas para essas estrelas.
Outra vantagem é que usamos o Hubble para observar essas cefeidas em outras galáxias, então isso coloca todas as observações em pé de igualdade; é mais difícil deixar tudo consistente quando você usa observatórios diferentes.
Uma das variáveis Cefeidas, S Vulpeculae, observada usando Hubble. Sua distância foi encontrada em 10.124 anos-luz da Terra. Outras estrelas marcadas foram usadas para calibrar as medições de distância. Crédito: Riess et al.
Portanto, este novo trabalho foi capaz de estreitar as medições de distância para essas cefeidas da Via Láctea, que variam de cerca de 5.500 a 12.000 anos-luz de distância. Usando essas medições melhores para então inicializar a distância para cefeidas extragalácticas, a equipe de Riess descobre que o valor local da Constante de Hubble é 73,48 ± 1,66 km / s / Mpc, uma mudança de cerca de 4% em relação ao valor antigo.
Mas o mais importante, realmente, é que eles reduziram o incerteza nesse valor, o que significa que achamos que esse valor é mais preciso. Isso, por sua vez, significa que o menor valor encontrado usando as primeiras medições do Universo realmente é diferente. Não é apenas que nossas medições sejam instáveis; o Universo realmente está nos dizendo que as coisas eram diferentes naquela época. A probabilidade de isso ser devido a coincidência ou algo não real é de cerca de 1 em 4.600. Eu aceito essa aposta. Isso é real.
O que tudo isso significa? Bem, em poucas palavras, isso significa que o Universo parece estar se expandindo mais rapidamente agora do que no passado. Para ser claro, nós já sabíamos disso : Astrônomos descobriram que a expansão Universal estava se acelerando em 1998 (Riess estava em uma das duas equipes independentes que descobriram isso). Mas esses novos resultados parecem indicar que a aceleração é ainda maior do que pensávamos.
Este é o Hubble Ultra Deep Field, e quase tudo que você vê nele é uma galáxia distante, a bilhões de anos-luz de distância. Crédito: NASA, ESA, H. Teplitz e M. Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) e Z. Levay (STScI)
Então o que que significar? Essa é uma boa pergunta, para a qual existem muitas respostas possíveis. É possível que a energia escura, a entidade estranha por trás da aceleração, seja mais forte do que o esperado. Talvez cresça com o tempo; essa é uma ideia que vem sendo discutida há um tempo. A questão é que simplesmente não sabemos o que diabos a energia escura é , do que é feito ou como se comporta. Essas novas observações podem ajudar.
Mas ainda pode ser outra coisa. Matéria escura também se aplica a isso: alguma forma de matéria que pensamos não combina bem com a matéria e a luz normais, por isso é impossível ver diretamente. Ele supera a matéria normal por um fator de 5 no Universo, e sabemos que está lá fora. Mas, se ele se comportar de uma forma incomum, como talvez interagindo um pouco com a matéria normal, isso pode mudar a forma como o próprio Universo evolui ao longo do tempo.
calificación de la hermandad de los pantalones que viajan
Aqui está a coisa: Nós não sabemos . Tudo isso é muito novo e leva nosso equipamento e nossas teorias aos seus limites. É por isso que isso ainda está sendo acertado. Lembre-se, só sabemos da existência de outras galáxias há cerca de cem anos, e que a expansão está se acelerando nos últimos 20. Estamos apenas começando a descobrir isso.
Mas minha parte favorita sobre tudo isso é que nós vai entender. Isso é o que os humanos fazem; é isso que a ciência faz. O Universo é um lugar bastante desconcertante, e nossos cérebros não evoluíram para ficar à vontade pensando nisso. Mas é por isso que temos ciência, para nos ajudar a entender. Junte isso com matemática, engenharia e nossa curiosidade imparável e insaciável, e até mesmo o próprio cosmos irá revelar seus segredos para nós.
O Universo está se expandindo mais rápido a cada dia, mas também está nossa capacidade de grocá-lo. Nós vamos alcançá-lo.
