{"id":3151,"date":"2020-06-16T05:41:43","date_gmt":"2020-06-16T05:41:43","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=3151"},"modified":"2020-06-16T05:41:57","modified_gmt":"2020-06-16T05:41:57","slug":"novas-medicoes-de-distancia-reforcam-desafio-ao-modelo-basico-do-universo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2020\/06\/16\/novas-medicoes-de-distancia-reforcam-desafio-ao-modelo-basico-do-universo\/","title":{"rendered":"Novas medi\u00e7\u00f5es de dist\u00e2ncia refor\u00e7am desafio ao modelo b\u00e1sico do Universo"},"content":{"rendered":"\n
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Impress\u00e3o de artista que ilustra um disco contendo \u00e1gua em \u00f3rbita de um buraco negro supermassivo no n\u00facleo de uma gal\u00e1xia distante. Gra\u00e7as \u00e0 observa\u00e7\u00e3o da emiss\u00e3o maser destes discos, os astr\u00f3nomos podem usar a geometria para medir a dist\u00e2ncia das gal\u00e1xias, um requisito fundamental para o c\u00e1lculo da Constante de Hubble.
Cr\u00e9dito: Sophia Dangello, NRAO\/AUI\/NSF<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Um novo conjunto de medi\u00e7\u00f5es precisas de dist\u00e2ncia, feitas com uma cole\u00e7\u00e3o internacional de radiotelesc\u00f3pios, aumentou muito a probabilidade de os te\u00f3ricos precisarem de rever o “modelo padr\u00e3o” que descreve a natureza fundamental do Universo.<\/p>\n\n\n\n

As novas medi\u00e7\u00f5es de dist\u00e2ncia permitiram aos astr\u00f3nomos refinar o seu c\u00e1lculo da Constante de Hubble, o ritmo de expans\u00e3o do Universo, um valor importante para testar o modelo te\u00f3rico que descreve a composi\u00e7\u00e3o e evolu\u00e7\u00e3o do Universo. O problema \u00e9 que as novas medi\u00e7\u00f5es exacerbam uma discrep\u00e2ncia entre os valores medidos anteriormente da Constante de Hubble e o valor previsto pelo modelo quando aplicado a medi\u00e7\u00f5es da radia\u00e7\u00e3o c\u00f3smica de fundo em micro-ondas feitas pelo sat\u00e9lite Planck.<\/p>\n\n\n\n

“Descobrimos que as gal\u00e1xias est\u00e3o mais pr\u00f3ximas do que o previsto pelo modelo padr\u00e3o cosmol\u00f3gico, corroborando um problema identificado noutros tipos de medi\u00e7\u00f5es de dist\u00e2ncia. Tem havido um debate sobre se este problema est\u00e1 no pr\u00f3prio modelo ou nas medi\u00e7\u00f5es usadas para o testar. O nosso trabalho utiliza uma t\u00e9cnica de medi\u00e7\u00e3o de dist\u00e2ncia completamente independente de todas as outras, e refor\u00e7amos a disparidade entre valores medidos e previstos. \u00c9 prov\u00e1vel que o modelo cosmol\u00f3gico b\u00e1sico envolvido nas previs\u00f5es seja o problema,” disse James Braatz, do NRAO (National Radio Astronomy Observatory).<\/p>\n\n\n\n

Braatz lidera o MCP (Megamaser Cosmology Project), um esfor\u00e7o internacional para medir a Constante de Hubble, encontrando gal\u00e1xias com propriedades espec\u00edficas que se prestam a produzir dist\u00e2ncias geom\u00e9tricas precisas. O projeto utilizou o VLBA (Very Long Baseline Array), o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e o GBT (Green Bank Telescope), juntamente com o telesc\u00f3pio Effelsberg na Alemanha. A equipa relatou os seus \u00faltimos resultados na revista The Astrophysical Journal Letters.<\/p>\n\n\n\n

Edwin Hubble, que o Telesc\u00f3pio Espacial Hubble homenageia com o seu nome, foi o primeiro a calcular o ritmo de expans\u00e3o do Universo (a Constante de Hubble) em 1929, medindo dist\u00e2ncias de gal\u00e1xias e as suas velocidades de recess\u00e3o. Quanto mais distante estiver uma gal\u00e1xia, maior ser\u00e1 a sua velocidade de recess\u00e3o da Terra. Hoje, a Constante de Hubble continua a ser uma propriedade fundamental da cosmologia observacional e foco de muitos estudos modernos.<\/p>\n\n\n\n

A medi\u00e7\u00e3o da velocidade de recess\u00e3o das gal\u00e1xias \u00e9 relativamente simples. Determinar dist\u00e2ncias c\u00f3smicas, no entanto, tem sido uma tarefa dif\u00edcil para os astr\u00f3nomos. Para objetos na nossa pr\u00f3pria Via L\u00e1ctea, os astr\u00f3nomos podem obter dist\u00e2ncias medindo a aparente mudan\u00e7a na posi\u00e7\u00e3o do objeto quando visto de lados opostos da \u00f3rbita da Terra em torno do Sol, um efeito chamado paralaxe. A primeira medi\u00e7\u00e3o da paralaxe de uma estrela ocorreu em 1838.<\/p>\n\n\n\n

Para l\u00e1 da nossa Gal\u00e1xia, as paralaxes s\u00e3o demasiado pequenas para serem medidas, de modo que os astr\u00f3nomos confiam em objetos denominados “velas padr\u00e3o”, assim chamados porque o seu brilho intr\u00ednseco \u00e9 presumivelmente conhecido. A dist\u00e2ncia de um objeto de brilho conhecido pode ser calculada com base em qu\u00e3o t\u00e9nue o objeto parece ser na Terra. Estas velas padr\u00e3o incluem uma classe de estrelas chamada vari\u00e1veis Cefeidas e um tipo espec\u00edfico de explos\u00e3o estelar de nome supernova do Tipo Ia.<\/p>\n\n\n\n

Outro m\u00e9todo para estimar o ritmo de expans\u00e3o envolve a observa\u00e7\u00e3o de quasares distantes cuja luz \u00e9 dobrada pelo efeito gravitacional de uma gal\u00e1xia em primeiro plano em v\u00e1rias imagens. Quando o quasar varia de brilho, a altera\u00e7\u00e3o aparece nas diferentes imagens em momentos diferentes. A medi\u00e7\u00e3o dessa diferen\u00e7a de tempo, juntamente com os c\u00e1lculos da geometria da curvatura da luz, produz uma estimativa do ritmo de expans\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

As determina\u00e7\u00f5es da Constante de Hubble com base nas velas padr\u00e3o e nos quasares que sofrem efeito de lente gravitacional produziram valores de 73-74 km\/s\/Mpc (quil\u00f3metros por segundo – a velocidade; por megaparsec – dist\u00e2ncia em unidades favorecida pelos astr\u00f3nomos).<\/p>\n\n\n\n

No entanto, as previs\u00f5es da Constante de Hubble a partir do modelo cosmol\u00f3gico padr\u00e3o, quando aplicadas a medi\u00e7\u00f5es da radia\u00e7\u00e3o c\u00f3smica de fundo em micro-ondas – a radia\u00e7\u00e3o remanescente do Big Bang – produzem um valor de 67,4, uma diferen\u00e7a significativa e preocupante. Esta diferen\u00e7a, que os astr\u00f3nomos dizem estar para l\u00e1 dos erros experimentais nas observa\u00e7\u00f5es, tem s\u00e9rias implica\u00e7\u00f5es para o modelo padr\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

O modelo \u00e9 chamado Modelo Lambda-CDM (Cold Dark Matter), onde “Lambda” refere-se \u00e0 constante cosmol\u00f3gica de Einstein e \u00e9 uma representa\u00e7\u00e3o da energia escura. O modelo divide a composi\u00e7\u00e3o do Universo principalmente entre mat\u00e9ria comum, mat\u00e9ria escura e energia escura, e descreve como o Universo evoluiu desde o Big Bang.<\/p>\n\n\n\n

O MCP concentra-se em gal\u00e1xias com discos de g\u00e1s molecular, contendo \u00e1gua, que orbitam buracos negros supermassivos nos seus centros. Se o disco em \u00f3rbita for visto quase de lado, a partir da perspetiva da Terra, pontos brilhantes de emiss\u00e3o de r\u00e1dio, chamados masers – an\u00e1logos a lasers vis\u00edveis, mas no r\u00e1dio -, podem ser usados para determinar o tamanho f\u00edsico do disco e a sua extens\u00e3o angular e, portanto, atrav\u00e9s da geometria, a sua dist\u00e2ncia. A equipa do projeto usa uma cole\u00e7\u00e3o mundial de radiotelesc\u00f3pios para fazer as medi\u00e7\u00f5es de precis\u00e3o necess\u00e1rias para esta t\u00e9cnica.<\/p>\n\n\n\n

No seu trabalho mais recente, a equipa refinou as suas medi\u00e7\u00f5es de dist\u00e2ncia para quatro gal\u00e1xias, a dist\u00e2ncias entre 168 milh\u00f5es de anos-luz e 431 milh\u00f5es de anos-luz. Combinadas com medi\u00e7\u00f5es de dist\u00e2ncia anteriores de duas outras gal\u00e1xias, os seus c\u00e1lculos produziram um valor para a Constante de Hubble de 73,9 km\/s\/Mpc.<\/p>\n\n\n\n

“Testar o modelo padr\u00e3o da cosmologia \u00e9 um problema realmente complexo, que requer as melhores medi\u00e7\u00f5es da Constante de Hubble. A discrep\u00e2ncia entre os valores previstos e medidos da Constante de Hubble aponta para um dos problemas mais fundamentais de toda a f\u00edsica, de modo que gostar\u00edamos de ter v\u00e1rias medi\u00e7\u00f5es independentes que corroboram o problema e testam o modelo. O nosso m\u00e9todo \u00e9 geom\u00e9trico e completamente independente de todos os outros, e refor\u00e7a a discrep\u00e2ncia,” disse Dom Pesce, investigador do Centro Harvard-Smithsonian para Astrof\u00edsica, autor principal do artigo mais recente.<\/p>\n\n\n\n

“O m\u00e9todo de maser para a medi\u00e7\u00e3o do ritmo de expans\u00e3o do Universo \u00e9 elegante e, ao contr\u00e1rio dos outros, baseia-se na geometria. Ao medir posi\u00e7\u00f5es e din\u00e2micas extremamente precisas de pontos maser no disco de acre\u00e7\u00e3o em torno de um buraco negro distante, podemos determinar a dist\u00e2ncia \u00e0 gal\u00e1xia hospedeira e, em seguida, o ritmo de expans\u00e3o. O nosso resultado desta t\u00e9cnica \u00fanica refor\u00e7a o argumento de um problema-chave na cosmologia observacional,” disse Mark Reid, do Centro Harvard-Smithsonian para Astrof\u00edsica, membro da equipa do MCP.<\/p>\n\n\n\n

“A nossa medi\u00e7\u00e3o da Constante de Hubble est\u00e1 muito pr\u00f3xima de outras medi\u00e7\u00f5es recentes e \u00e9 estatisticamente muito diferente das previs\u00f5es com base na radia\u00e7\u00e3o c\u00f3smica de fundo em micro-ondas e no modelo cosmol\u00f3gico padr\u00e3o. Tudo indica que o modelo padr\u00e3o precisa de revis\u00e3o,” disse Braatz.<\/p>\n\n\n\n

Os astr\u00f3nomos t\u00eam v\u00e1rias maneiras de ajustar o modelo para resolver a discrep\u00e2ncia. Algumas incluem alterar pressupostos sobre a natureza da energia escura, afastando-se da constante cosmol\u00f3gica de Einstein. Outras analisam mudan\u00e7as fundamentais na f\u00edsica de part\u00edculas, como por exemplo a mudan\u00e7a de n\u00fameros ou tipos de neutrinos ou as possibilidades de intera\u00e7\u00f5es entre eles. Existem outras possibilidades, ainda mais ex\u00f3ticas, e de momento os cientistas n\u00e3o t\u00eam evid\u00eancias claras de discriminar entre elas.<\/p>\n\n\n\n

“Este \u00e9 um caso cl\u00e1ssico de intera\u00e7\u00e3o entre observa\u00e7\u00e3o e teoria. O Modelo Lambda-CDM tem funcionado muito bem durante anos, mas agora as observa\u00e7\u00f5es apontam claramente para um problema que precisa de ser resolvido, e parece que o problema est\u00e1 no modelo,” conclui Pesce.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ NRAO (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (The Astrophysical Journal Letters)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (arXiv.org)<\/a><\/p>\n\n\n\n

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

Not\u00edcias relacionadas:<\/strong>
SPACE.com<\/a>
Universe Today<\/a>
PHYSORG<\/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>
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

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

Maser:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Lentes gravitacionais:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

MPC:<\/strong>
NRAO<\/a><\/p>\n\n\n\n

VLBA:<\/strong>
NRAO<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

VLA:<\/strong>
P\u00e1gina oficial<\/a>
NRAO<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

GBT:<\/strong>
P\u00e1gina oficial<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Radiotelesc\u00f3pio de Effelsberg:<\/strong>
Instituto Max Planck para Radioastronomia<\/a>
Wikipedia<\/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>
Arquivo do Legado Planck (ESA)<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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