{"id":2035,"date":"2019-04-30T09:45:00","date_gmt":"2019-04-30T09:45:00","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=2035"},"modified":"2019-04-30T09:45:02","modified_gmt":"2019-04-30T09:45:02","slug":"misterio-do-ritmo-de-expansao-do-universo-cresce-com-novos-dados-do-hubble","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2019\/04\/30\/misterio-do-ritmo-de-expansao-do-universo-cresce-com-novos-dados-do-hubble\/","title":{"rendered":"Mist\u00e9rio do ritmo de expans\u00e3o do Universo cresce com novos dados do Hubble"},"content":{"rendered":"\n
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A quase 200.00 anos-luz da Terra, a Grande Nuvem de Magalh\u00e3es, uma gal\u00e1xia sat\u00e9lite da Via L\u00e1ctea, flutua no espa\u00e7o, numa dan\u00e7a longa e lenta em redor da nossa Gal\u00e1xia. \u00c0 medida que a gravidade da Via L\u00e1ctea puxa gentilmente as nuvens de g\u00e1s da sua vizinha, colapsam para formar novas estrelas. Por sua vez, estas iluminam as nuvens de g\u00e1s num caleidosc\u00f3pio de cores, exemplificado nesta imagem obtida pelo Telesc\u00f3pio Espacial Hubble.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA; reconhecimento – Josh Lake<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Recorrendo ao Telesc\u00f3pio Espacial Hubble da NASA, astr\u00f3nomos dizem que cruzaram um limiar importante ao revelar uma discrep\u00e2ncia entre as duas principais t\u00e9cnicas para medir a expans\u00e3o do Universo. O estudo recente refor\u00e7a o argumento de que novas teorias podem ser necess\u00e1rias para explicar as for\u00e7as que moldaram o cosmos.<\/p>\n\n\n\n

Uma breve recapitula\u00e7\u00e3o: o Universo est\u00e1 a ficar maior a cada segundo. O espa\u00e7o entre as gal\u00e1xias est\u00e1 a crescer, como massa que cresce num forno. Mas qu\u00e3o r\u00e1pido est\u00e1 o Universo a expandir-se? \u00c0 medida que o Hubble e outros telesc\u00f3pios procuram responder a essa pergunta, deparam-se com uma intrigante diferen\u00e7a entre o que os cientistas preveem e o que observam.<\/p>\n\n\n\n

As medi\u00e7\u00f5es do Hubble sugerem uma velocidade de expans\u00e3o mais r\u00e1pida no Universo atual do que o esperado, com base no modo como o Universo surgiu h\u00e1 mais de 13 mil milh\u00f5es de anos. Estas medi\u00e7\u00f5es do Universo primordial v\u00eam do sat\u00e9lite Planck da ESA. Esta discrep\u00e2ncia foi identificada em artigos cient\u00edficos ao longo dos \u00faltimos anos, mas n\u00e3o se sabia se o “respons\u00e1vel” eram as diferen\u00e7as nas t\u00e9cnicas de medi\u00e7\u00e3o, ou se a diferen\u00e7a podia resultar de medi\u00e7\u00f5es desafortunadas.<\/p>\n\n\n\n

Os \u00faltimos dados do Hubble diminuem a possibilidade de que a discrep\u00e2ncia seja casual para apenas 1 em 100.000. Este \u00e9 um ganho significativo a partir de uma estimativa anterior, de h\u00e1 menos de um ano atr\u00e1s, de 1 em 3000.<\/p>\n\n\n\n

Estas medi\u00e7\u00f5es do Hubble, as mais precisas at\u00e9 agora, refor\u00e7am a ideia de que pode ser necess\u00e1ria uma nova f\u00edsica para explicar a incompatibilidade.<\/p>\n\n\n\n

“A tens\u00e3o do Hubble, entre o Universo inicial e o presente, pode ser o desenvolvimento mais excitante da cosmologia em d\u00e9cadas,” disse o investigador e laureado com o pr\u00e9mio Nobel, Adam Riess, do STScI (Space Telescope Science Institute) e da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland. “Esta discrep\u00e2ncia tem vindo a crescer e agora chegou a um ponto em que \u00e9 realmente imposs\u00edvel descartar como mera casualidade. Esta disparidade n\u00e3o podia acontecer plausivelmente apenas por acaso.”<\/p>\n\n\n\n

Apertando os parafusos da “escada” de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas<\/h4>\n\n\n\n

Os cientistas usam uma “escada de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas” para determinar qu\u00e3o longe est\u00e3o os objetos no Universo. Este m\u00e9todo depende de medi\u00e7\u00f5es precisas das dist\u00e2ncias de gal\u00e1xias pr\u00f3ximas e depois de gal\u00e1xias cada vez mais distantes, usando as suas estrelas como marcadores. Os astr\u00f3nomos usam estes valores, juntamente com outras medi\u00e7\u00f5es da luz das gal\u00e1xias, que se torna avermelhada ao viajar por um Universo em expans\u00e3o, para calcular a velocidade a que o cosmos cresce ao longo do tempo, um valor conhecido como constante de Hubble. Desde 2005 que Riess e a sua equipa SH0ES (Supernovae H0 for the Equation of State) procuram refinar estas medi\u00e7\u00f5es de dist\u00e2ncia com o telesc\u00f3pio espacial e refinar a constante de Hubble.<\/p>\n\n\n\n

Neste novo estudo, os astr\u00f3nomos usaram o Telesc\u00f3pio Hubble para observar 70 estrelas pulsantes chamadas vari\u00e1veis Cefeidas na Grande Nuvem de Magalh\u00e3es. As observa\u00e7\u00f5es ajudaram os astr\u00f3nomos a “reconstruir” a escada de dist\u00e2ncias, melhorando a compara\u00e7\u00e3o entre essas Cefeidas e as suas primas mais distantes em supernovas. A equipa de Riess reduziu a incerteza, no seu valor da constante de Hubble, para 1,9%, partindo de uma estimativa anterior de 2,2%.<\/p>\n\n\n\n

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Esta \u00e9 uma imagem telesc\u00f3pica, obtida no solo, da Grande Nuvem de Magalh\u00e3es, uma gal\u00e1xia sat\u00e9lite da nossa Via L\u00e1ctea. A inser\u00e7\u00e3o, obtida pelo Telesc\u00f3pio Espacial Hubble, revela um dos muitos enxames espalhados pela gal\u00e1xia an\u00e3. Os membros do enxame incluem uma classe especial de estrela pulsante chamada vari\u00e1vel Cefeida, que aumenta e diminui de brilho a um ritmo previs\u00edvel que corresponde ao seu brilho intr\u00ednseco. Assim que os astr\u00f3nomos determinam esse valor, podem medir a luz dessas estrelas para calcular uma dist\u00e2ncia precisa da gal\u00e1xia. Quando novas observa\u00e7\u00f5es do Hubble s\u00e3o correlacionadas com uma t\u00e9cnica independente de medi\u00e7\u00e3o para a Grande Nuvem de Magalh\u00e3es (usando simples trigonometria), os investigadores foram capazes de fortalecer a funda\u00e7\u00e3o da chamada “escada de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas”. Este “ajuste fino” melhorou significativamente a precis\u00e3o do ritmo no qual o Universo est\u00e1 a expandir-se, chamado constante de Hubble.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, A. Reiss (STScI\/JHU) e Palomar Digitized Sky Survey<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

\u00c0 medida que as medi\u00e7\u00f5es da equipa se tornavam mais precisas, o seu c\u00e1lculo da constante de Hubble permaneceu em desacordo com o valor esperado e derivado das observa\u00e7\u00f5es da expans\u00e3o do in\u00edcio do Universo. Essas medi\u00e7\u00f5es foram feitas pelo Planck, que mapeia o fundo c\u00f3smico de micro-ondas, uma rel\u00edquia remanescente 380.000 anos ap\u00f3s o Big Bang.<\/p>\n\n\n\n

As medi\u00e7\u00f5es foram cuidadosamente examinadas, de modo que os astr\u00f3nomos n\u00e3o podem atualmente ignorar a lacuna entre os dois resultados como um mero erro numa \u00fanica medi\u00e7\u00e3o ou m\u00e9todo. Ambos os valores foram testados de v\u00e1rias maneiras.<\/p>\n\n\n\n

“N\u00e3o s\u00e3o apenas duas experi\u00eancias em desacordo uma com a outra,” explicou Riess. “Estamos a medir algo fundamentalmente diferente. Uma \u00e9 a medi\u00e7\u00e3o de qu\u00e3o r\u00e1pido o Universo est\u00e1 atualmente a expandir-se. A outra \u00e9 uma previs\u00e3o baseada na f\u00edsica do Universo primitivo e em medi\u00e7\u00f5es de qu\u00e3o r\u00e1pido devia estar a crescer. Se estes valores n\u00e3o estiverem de acordo, haver\u00e1 uma forte possibilidade de que estamos a falhar alguma coisa no modelo cosmol\u00f3gico que liga as duas eras.”<\/p>\n\n\n\n

Como foi feito o novo estudo<\/h4>\n\n\n\n

Os astr\u00f3nomos h\u00e1 mais de um s\u00e9culo que usam as vari\u00e1veis Cefeidas como par\u00e2metros c\u00f3smicos para medir dist\u00e2ncias intergal\u00e1cticas. Mas tentar recolher um grande n\u00famero destas estrelas consumiria tanto tempo que a meta seria quase inating\u00edvel. De modo que a equipa empregou um novo m\u00e9todo inteligente, chamado DASH (Drift And Shift), usando o Hubble como uma c\u00e2mara “point-and-shoot” para capturar imagens r\u00e1pidas das estrelas pulsantes extremamente brilhantes, o que elimina a necessidade laboriosa de apontar com precis\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

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Esta ilustra\u00e7\u00e3o mostra os tr\u00eas passos b\u00e1sicos que os astr\u00f3nomos usam para calcular o ritmo de expans\u00e3o do Universo ao longo do tempo, um valor chamado constante de Hubble. Todos os passos envolvem a constru\u00e7\u00e3o de uma forte “escada de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas”, come\u00e7ando por medir com precis\u00e3o dist\u00e2ncias a gal\u00e1xias pr\u00f3ximas e depois continuando para gal\u00e1xias cada vez mais long\u00ednquas. Esta “escada” \u00e9 uma s\u00e9rie de medi\u00e7\u00f5es de diferentes tipos de objetos astron\u00f3micos com um brilho intr\u00ednseco que os investigadores podem usar para calcular dist\u00e2ncias. Entre os mais fi\u00e1veis, para dist\u00e2ncias mais curtas, est\u00e3o as vari\u00e1veis Cefeidas, estrelas que pulsam a ritmos previs\u00edveis que indicam o seu brilho intr\u00ednseco. Os astr\u00f3nomos recentemente usaram o Telesc\u00f3pio Espacial Hubble para observar 70 vari\u00e1veis Cefeidas na vizinha Grande Nuvem de Magalh\u00e3es a fim de fazer a medi\u00e7\u00e3o mais precisa da dist\u00e2ncia a essa gal\u00e1xia. Os astr\u00f3nomos comparam as medi\u00e7\u00f5es de Cefeidas pr\u00f3ximas com aquelas em gal\u00e1xias mais distantes, o que tamb\u00e9m inclui outra “r\u00e9gua c\u00f3smica”, estrelas explosivas chamadas supernovas do Tipo Ia. Estas supernovas s\u00e3o muito mais brilhantes do que as vari\u00e1veis Cefeidas. Os astr\u00f3nomos usam-nas como “marcadores” para determinar a dist\u00e2ncia da Terra a essas gal\u00e1xias long\u00ednquas. Cada um destes marcadores baseia-se no “degrau” anterior da “escada”. Ao estender a escada usando tipos diferentes de marcadores confi\u00e1veis, os astr\u00f3nomos podem alcan\u00e7ar dist\u00e2ncias muito grandes no Universo. Os astr\u00f3nomos comparam estes valores de dist\u00e2ncia com medi\u00e7\u00f5es da luz de uma gal\u00e1xia inteira, que fica cada vez mais vermelha com a dist\u00e2ncia, devido \u00e0 expans\u00e3o uniforme do espa\u00e7o. Os astr\u00f3nomos podem ent\u00e3o calcular qu\u00e3o r\u00e1pido o cosmos est\u00e1 a expandir-se: a constante de Hubble.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA e A. Feild (STScI)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

“Quando o Hubble aponta com precis\u00e3o, usando estrelas-guias, s\u00f3 pode observar uma Cefeida por cada \u00f3rbita de 90 minutos em torno da Terra. Seria demasiado caro para o telesc\u00f3pio observar cada Cefeida,” explicou o membro da equipa Stefano Casertano, tamb\u00e9m do STScI e de Johns Hopkins. “Ao inv\u00e9s, procur\u00e1mos grupos de Cefeidas perto o suficiente uns dos outros para que pud\u00e9ssemos movimentar o telesc\u00f3pio entre eles sem recalibrar a orienta\u00e7\u00e3o do telesc\u00f3pio. Estas Cefeidas s\u00e3o t\u00e3o brilhantes que s\u00f3 precisamos de observ\u00e1-las durante dois segundos. Esta t\u00e9cnica permite-nos observar uma d\u00fazia de Cefeidas durante os 90 minutos de dura\u00e7\u00e3o da \u00f3rbita do Hubble. Ficamos no controlo do girosc\u00f3pio e movimentamo-nos rapidamente.”<\/p>\n\n\n\n

Os astr\u00f3nomos do Hubble combinaram ent\u00e3o o seu resultado com outro conjunto de observa\u00e7\u00f5es, feitas pelo Projeto Araucaria, uma colabora\u00e7\u00e3o entre astr\u00f3nomos de institutos do Chile, EUA e Europa. Este grupo fez medi\u00e7\u00f5es de dist\u00e2ncia para a Grande Nuvem de Magalh\u00e3es, observando a queda de luz \u00e0 medida que uma estrela passa em frente da sua parceira, em sistemas bin\u00e1rios eclipsantes.<\/p>\n\n\n\n

As medi\u00e7\u00f5es combinadas ajudaram a Equipa SH0ES a refinar o verdadeiro brilho das Cefeidas. Com este resultado mais preciso, a equipa p\u00f4de “apertar os parafusos” do resto da escada de dist\u00e2ncias que se estende mais longe no espa\u00e7o.<\/p>\n\n\n\n

A nova estimativa da constante de Hubble \u00e9 de 74 quil\u00f3metros por segundo por megaparsec. Isto significa que por cada 3,3 milh\u00f5es de anos-luz que uma gal\u00e1xia est\u00e1 mais longe de n\u00f3s, parece mover-se 74 quil\u00f3metros por segundo mais depressa, como resultado da expans\u00e3o do Universo. O n\u00famero indica que o Universo est\u00e1 a expandir-se 9% mais depressa do que a previs\u00e3o de 67 km\/s\/Mpc, que vem das observa\u00e7\u00f5es do Universo primordial pelo Planck, juntamente com a nossa compreens\u00e3o atual do Universo.<\/p>\n\n\n\n

O que pode ent\u00e3o explicar esta discrep\u00e2ncia?<\/h4>\n\n\n\n

Uma explica\u00e7\u00e3o para o desacordo envolve uma apar\u00eancia inesperada da energia escura no Universo jovem, que se pensa agora compreender 70% do conte\u00fado do Universo. Proposto por astr\u00f3nomos de Johns Hopkins, a teoria \u00e9 apelidada de “energia escura primitiva” e sugere que o Universo evoluiu como uma pe\u00e7a de tr\u00eas atos.<\/p>\n\n\n\n

Os astr\u00f3nomos j\u00e1 levantaram a hip\u00f3tese de que a energia escura existia durante os primeiros segundos ap\u00f3s o Big Bang e que empurrou a mat\u00e9ria normal pelo espa\u00e7o, dando in\u00edcio \u00e0 expans\u00e3o inicial. A energia escura tamb\u00e9m pode ser a raz\u00e3o para a expans\u00e3o acelerada do Universo atual. A nova teoria sugere que houve um terceiro epis\u00f3dio de energia escura n\u00e3o muito depois do Big Bang, que expandiu o Universo mais rapidamente do que os astr\u00f3nomos previram. A exist\u00eancia desta “energia escura primitiva” pode explicar a tens\u00e3o entre os dois valores da constante de Hubble, explicou Riess.<\/p>\n\n\n\n

Outra ideia \u00e9 que o Universo cont\u00e9m uma nova part\u00edcula subat\u00f3mica que viaja perto da velocidade da luz. Tais part\u00edculas velozes s\u00e3o coletivamente chamadas “radia\u00e7\u00e3o escura” e incluem part\u00edculas previamente conhecidas como neutrinos, que s\u00e3o criadas em rea\u00e7\u00f5es nucleares e decaimentos radioativos.<\/p>\n\n\n\n

Ainda outra possibilidade atraente \u00e9 que a mat\u00e9ria escura (uma forma invis\u00edvel de mat\u00e9ria n\u00e3o composta por prot\u00f5es, neutr\u00f5es e eletr\u00f5es) interage mais fortemente com a mat\u00e9ria normal ou radia\u00e7\u00e3o do que se supunha anteriormente.<\/p>\n\n\n\n

Mas a explica\u00e7\u00e3o verdadeira ainda \u00e9 um mist\u00e9rio.<\/p>\n\n\n\n

Riess n\u00e3o tem uma resposta para este problema, mas a sua equipa vai continuar a usar o Hubble para reduzir as incertezas na constante de Hubble. O seu objetivo \u00e9 diminuir a incerteza at\u00e9 1%, o que dever\u00e1 ajudar os astr\u00f3nomos a identificar a causa da discrep\u00e2ncia.<\/p>\n\n\n\n

Os resultados da equipa foram aceites para publica\u00e7\u00e3o na revista The Astrophysical Journal.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ NASA (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ ESA (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Hubblesite (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Universidade Johns Hopkins (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (arXiv.org)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Saiba mais:<\/h4>\n\n\n\n

Not\u00edcias relacionadas:<\/strong>
Hubblecast 120 (HubbleESA via YouTube)<\/a>
Astronomy<\/a>
science alert<\/a>
SPACE.com<\/a>
Astronomy Now<\/a>
Futurism<\/a>
PHYSORG<\/a>
COSMOS<\/a>
Popular Mechanics<\/a>
ZME science<\/a>
National Geographic<\/a>
Gizmodo<\/a><\/p>\n\n\n\n

Universo:<\/strong>
A expans\u00e3o acelerada do Universo (Wikipedia)<\/a>
Universo (Wikipedia)<\/a>
Idade do Universo (Wikipedia)<\/a>
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)<\/a>
Big Bang (Wikipedia)<\/a>
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Mat\u00e9ria escura:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Energia escura:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Radia\u00e7\u00e3o escura:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

“Escada” c\u00f3smica de dist\u00e2ncias:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Cefeidas:<\/strong>
Wikipedia<\/a>
SEDS<\/a><\/p>\n\n\n\n

Supernova do Tipo Ia:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Telesc\u00f3pio Espacial Hubble:
<\/strong>Hubble, NASA<\/a> 
ESA<\/a>
STScI<\/a>
SpaceTelescope.org<\/a>
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telesc\u00f3pios Espaciais<\/a><\/p>\n\n\n\n

Observat\u00f3rio Planck:<\/strong>
ESA (ci\u00eancia e tecnologia)<\/a>
ESA (centro cient\u00edfico)<\/a>
ESA (p\u00e1gina de opera\u00e7\u00f5es)<\/a>
NASA<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

A quase 200.00 anos-luz da Terra, a Grande Nuvem de Magalh\u00e3es, uma gal\u00e1xia sat\u00e9lite da Via L\u00e1ctea, flutua no espa\u00e7o, numa dan\u00e7a longa e lenta em redor da nossa Gal\u00e1xia. \u00c0 medida que a gravidade da Via L\u00e1ctea puxa gentilmente as nuvens de g\u00e1s da sua vizinha, colapsam para formar novas estrelas. Por sua vez, …<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":2036,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[62,50,60,1],"tags":[437,327,168,329,150,371,330],"class_list":["post-2035","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","","category-cosmologia","category-estrelas","category-galaxias","category-telescopios-profissionais","tag-cefeidas","tag-constante-de-hubble","tag-energia-escura","tag-expansao-do-universo","tag-hubble","tag-materia-escura","tag-planck"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2035","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2035"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2035\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2037,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2035\/revisions\/2037"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media\/2036"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2035"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2035"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2035"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}