Astrônomos utilizando o telescópio espacial Hubble da Nasa descartaram a possibilidade de uma teoria alternativa sobre a natureza da energia escura, após recalcular a taxa de expansão do universo com uma precisão sem precedentes.O universo parece estar se expandindo a uma taxa crescente. Alguns acreditam que é porque o universo está repleto de uma energia escura que funciona no sentido oposto da gravidade.
Uma alternativa a essa hipótese é que uma enorme bolha de um espaço relativamente vazio oito bilião de anos-luz rodeia nossa vizinhança galáctica. Se vivêssemos perto do centro desse vazio, as observações de galáxias, sendo empurrado para longe um do outro a acelerar a velocidade seria uma ilusão.
Esta hipótese foi invalidada porque os astrônomos aperfeiçoaram sua compreensão da taxa de expansão do Universo atual. Adam Riess do Space Telescope Science Institute (STScI) e da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland, conduziu a pesquisa. As observações do Hubble foram realizadas pelo SHOES (Supernova Ho para a Equação de Estado) a equipe que trabalha para aperfeiçoar a precisão da constante de Hubble com uma precisão que permite uma melhor caracterização do comportamento da energia escura. As observações que ajudou a determinar um valor para a taxa de expansão do Universo atual para uma incerteza de apenas 3,3 por cento. A nova medida reduz a margem de erro de até 30 por cento em relação a medição anterior melhor Hubble de 2009. resultados Riess 'aparecem no 1 º de abril do periódico The Astrophysical Journal.
O valor da taxa de expansão é 73,8 quilômetros por segundo por megaparsec. Isso significa que para cada milhão adicional de parsecs (3,26 milhões de anos-luz) que uma galáxia está da Terra, a galáxia parece estar viajando 73,8 quilômetros por segundo mais rápido para longe de nós.
Cada diminuição da incerteza da taxa de expansão do Universo ajuda a solidificar a nossa compreensão dos seus ingredientes cósmicos. Saber o valor preciso da taxa de expansão do Universo restringe ainda mais o leque de força da energia escura e ajuda os astrônomos reforçar as suas estimativas de outras propriedades cósmica, incluindo a forma do universo e sua lista de neutrinos, partículas ou fantasmagórico, que encheu o universo primordial.
"Estamos usando a nova câmera no Hubble como arma de um policial radar para pegar a aceleração do universo", disse Riess."Parece mais é a energia escura que está pressionando o pedal do acelerador."
Estouro da bolha
A energia escura é um dos maiores mistérios cosmológicos da física moderna. Até mesmo Albert Einstein concebeu uma força repulsiva, chamado constante cosmológica, que seria contra a gravidade e manter o universo estável. Ele abandonou a idéia quando o astrônomo Edwin Hubble descobriu em 1929 que o universo está se expandindo. Evidência observacional para a energia escura não vir até 1998, quando duas equipas de investigadores (uma liderada por Riess) descobriu.
A idéia da energia escura foi tão absurda, muitos cientistas passaram a contemplar outras interpretações estranhas, incluindo a teoria da bolha cósmica. Nesta teoria, a bolha de baixa densidade seria expandir mais rápido que o universo mais massiva em torno dele. Para um observador dentro da bolha, parece que uma força-escuro de energia, como estava empurrando todo o universo à parte. A hipótese de bolha exige que a taxa de expansão do universo ser muito mais lento do que os astrônomos calcularam, cerca de 60 a 65 quilômetros por segundo por megaparsec. Ao reduzir a incerteza da constante de Hubble o valor para 3,3 por cento, relata Riess que a sua equipa eliminou além de toda dúvida razoável, a possibilidade de que o número menor.
"A parte mais difícil da teoria da bolha a aceitar foi que nos obrigou a viver muito perto do centro de uma região tão vazio do espaço", explicou Lucas Macri, da Universidade Texas A & M, em College Station, um colaborador-chave de Riess. "Isso tem cerca de um por chance em um milhão de ocorrência. Mas já que sabemos que algo estranho está fazendo o universo acelerar, é melhor deixar que os dados ser o nosso guia ".
Usando estrelas como "bitola cósmica" medir a taxa de expansão do Universo é um negócio complicado. equipe de Riess "primeiro tinha que determinar as distâncias com precisão de galáxias próximas e distantes da Terra. A equipe comparou as distâncias com a velocidade com que as galáxias estão aparentemente a diminuir por causa da expansão do espaço. Eles usaram esses dois valores para calcular a constante de Hubble, o número que relaciona a velocidade com que uma galáxia parece diminuir a sua distância da Via Láctea. Porque os astrônomos não podem fisicamente medir as distâncias das galáxias, os pesquisadores tiveram para encontrar estrelas ou outros objetos que servem como confiável yardsticks cósmica. Estes são os objetos com um brilho intrínseco, brilho que não tenha sido ofuscada pela distância, uma atmosfera, ou a poeira estelar, que é conhecido. Suas distâncias, portanto, pode ser inferida comparando seu brilho verdadeiro com seu brilho aparente visto da Terra.
Entre os mais de confiança de esses critérios cósmicos para distâncias relativamente curtas são variáveis cefeidas, estrelas pulsantes que brilham e se extinguem com taxas que correspondem à sua luminosidade intrínseca. Mas cefeidas são demasiado fraca para ser encontrado em galáxias muito distantes. Para calcular distâncias mais longas, a equipe de Riess 'escolheu uma classe especial de estrelas de explosão de supernovas do tipo Ia chamada. Estas explosões estelares todos flare com luminosidade semelhante e são brilhantes o suficiente para ser visto do outro lado do universo. Comparando o brilho aparente de supernovas Tipo Ia e pulsante cefeidas, os astrônomos podem medir com precisão o seu brilho intrínseco e, portanto, calcular as distâncias para as supernovas Tipo Ia, em galáxias distantes.
Usando a definição da nova Wide Field Camera 3 (WFC3) para estudar as estrelas mais em luz visível e infravermelho próximo, os cientistas eliminaram erros sistemáticos introduzidos pela comparação das medidas de telescópios diferentes.
"WFC3 é a melhor câmera no Hubble já voou para fazer estas medições, melhorando a precisão das medições anteriores em uma pequena fração do tempo que tomou anteriormente", disse Macri.
Usando um instrumento para medir a constante de Hubble é como medir um corredor com uma fita métrica em vez de colocar uma régua de ponta a ponta. Ao evitar a necessidade de pegar a régua e colocá-la de volta para baixo, você pode evitar erros."A câmera no Hubble, WFC3, é o melhor já voou no Hubble para fazer estas medições, melhorando a precisão das medições anteriores em uma pequena fração do tempo que tomou anteriormente", disse Riess.
O astrônomo espera que o Hubble vai continuar a ser utilizado desta forma para reduzir a incerteza na constante de Hubble ainda mais e, assim, aperfeiçoar as propriedades de medida da energia escura. Ele sugere que a incerteza presente, poderia ser cortado em dois antes do Hubble dá lugar a melhorias fora do alcance do Hubble, mas no âmbito do Telescópio Espacial James Webb, um observatório de infravermelhos agendado para lançamento no final desta década.
Perseguindo um universo em fuga, Riess foi franzindo a energia escura por 13 anos. Ele co-descobriu a existência da energia escura, ao considerar que distantes supernovas do tipo Ia foi mais fraco que o esperado, o que significava que eles foram mais longe do que o previsto. A única maneira para que isso aconteça, Riess percebeu, era se a expansão do universo havia acelerado em algum momento no passado.
Até essa descoberta, os astrónomos tinham geralmente acreditavam que a expansão cósmica foi gradualmente diminuindo, devido à força gravitacional que as galáxias individuais exercem uns sobre os outros. Mas os resultados a entender que alguma força misteriosa estava agindo contra a força da gravidade, empurrando as galáxias distantes umas das outras a velocidades cada vez maiores.
Riess decidiu que uma das melhores maneiras de apertar as restrições sobre a energia escura é determinar um valor preciso para a constante de Hubble, que ele vem fazendo com o Telescópio Espacial Hubble. Essa medida, combinada com outros da NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), traça o comportamento do universo de quase amanhecer, o tempo para a idade atual. (WMAP mostrou o universo como ele apareceu pouco depois do Big Bang, antes de estrelas e galáxias se formaram.)
Riess é apenas um dos muitos astrônomos que, nos últimos 80 anos, foram re-medição e medição da constante de Hubble. O telescópio Hubble tem desempenhado um papel importante, ajudando os astrônomos medir com precisão o universo, de expansão. Antes Hubble foi lançado em 1990, as estimativas para a constante de Hubble alterado por um fator de dois. Em 1999, o Telescópio Espacial Hubble Key Project on the Distance Extragalactic escala refinada o valor da constante de Hubble a um erro de cerca de 10 por cento.
http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/cosmic-expansion.html
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