O mistério do tamanho real do Universo:bônus de boas vindas bet

Desde que o universo surgiu há cercabônus de boas vindas bet13,8 bilhõesbônus de boas vindas betanos, ele vem se expandindo.

Mas, como tampouco sabemosbônus de boas vindas betidade precisa, é difícil determinar até que ponto ele se estende além dos limites do que podemos ver.

No entanto, os astrônomos tentaram usar uma propriedade para descobrir, um número conhecido como constantebônus de boas vindas betHubble.

"É uma medidabônus de boas vindas betquão rápido o universo está se expandindo agora", diz Wendy Freedman, astrofísica da Universidadebônus de boas vindas betChicago, nos EUA, que dedicabônus de boas vindas betcarreira a fazer estas medições.

"A constantebônus de boas vindas betHubble estabelece a dimensão do universo, tanto seu tamanho quantobônus de boas vindas betidade", acrescenta.

Pense no universo como um balão que infla.

À medida que as estrelas e galáxias, pontos na superfíciebônus de boas vindas betum balão, se separam mais rapidamente, maior é a distância entre elas.

Da nossa perspectiva, isso significa que quanto mais longe uma galáxia estábônus de boas vindas betnós, mais rápido ela se afasta.

Infelizmente, quanto mais os astrônomos calculam esse número, mais ele parece desafiar as previsões baseadasbônus de boas vindas betnossa compreensão do universo.

Um métodobônus de boas vindas betmedir diretamente nos dá um certo valor, enquanto outra medição, que se baseia na nossa compreensãobônus de boas vindas betoutros parâmetros sobre o universo, diz algo diferente.

Ou as medidas estão incorretas ou há algobônus de boas vindas beterrado na maneira como pensamos que nosso universo funciona.

Mas os cientistas acreditam que agora estão mais pertobônus de boas vindas betencontrar uma resposta, graçasbônus de boas vindas betgrande parte a novos experimentos e observações destinadas a descobrir o que é exatamente a constantebônus de boas vindas betHubble.

"O que enfrentamos como cosmologistas é um desafiobônus de boas vindas betengenharia: como medimos essa quantidade da forma mais precisa e exata possível?", afirma Rachael Beaton, astrônoma que trabalha na Universidadebônus de boas vindas betPrinceton, nos EUA.

Para enfrentar este desafio, diz ela, não só é preciso obter os dados para poder medir, como também verificar as medidasbônus de boas vindas bettodas as maneiras possíveis.

"Da minha perspectiva como cientista, isso é mais como montar um quebra-cabeça do que estar dentrobônus de boas vindas betum mistério no estilo Agatha Christie."

A primeira medição da constantebônus de boas vindas betHubble, feitabônus de boas vindas bet1929 pelo astrônomo Edwin Hubble, que deu nome a ela, foibônus de boas vindas bet500 km por segundo por megaparsec (km/s/Mpc).

O megaparsec é uma unidadebônus de boas vindas betdistância usadabônus de boas vindas betastronomia equivalente a 3,26 milhõesbônus de boas vindas betanos-luz.

O valor calculado pelo cientista indica que para cada megaparsec mais longe da Terra que você olha, as galáxias que você vê estão se afastandobônus de boas vindas betnós 500 km/s mais rápido do que aquelas que estão a um megaparsec mais perto.

Maisbônus de boas vindas betum século após a primeira estimativabônus de boas vindas betHubble da taxabônus de boas vindas betexpansão cósmica, esse número foi revisto várias vezes.

As estimativasbônus de boas vindas bethoje variam entre 67 e 74 km/s/Mpc.

Parte do problema é que a constantebônus de boas vindas betHubble pode ser diferente dependendobônus de boas vindas betcomo é medida.

A maioria das descrições da discrepância da constantebônus de boas vindas betHubble diz que há duas maneirasbônus de boas vindas betmedir seu valor.

Uma delas observa a velocidade com que as galáxias próximas estão se afastandobônus de boas vindas betnós, enquanto a segunda usa a radiação cósmicabônus de boas vindas betfundobônus de boas vindas betmicro-ondas (CMB, na siglabônus de boas vindas betinglês) — vestígiosbônus de boas vindas betluz do Big Bang.

Ainda podemos ver essa luz hoje, mas como as partes distantes do universo estão se afastandobônus de boas vindas betnós, a luz se estendeubônus de boas vindas betondasbônus de boas vindas betrádio.

Esses sinaisbônus de boas vindas betrádio, descobertos por acidente na décadabônus de boas vindas bet1960, nos dão uma ideiabônus de boas vindas betcomo era o universo nos tempos mais remotos.

Duas forças concorrentes, a atração da gravidade e a pressão para fora da radiação, fizeram um cabobônus de boas vindas betguerra cósmico com o universo embônus de boas vindas betinfância.

Isso criou distúrbios que ainda podem ser vistos na radiação cósmicabônus de boas vindas betfundobônus de boas vindas betmicro-ondas como pequenas diferençasbônus de boas vindas bettemperatura.

Usando essas perturbações, é possível medir quão rápido o universo estava se expandindo logo após o Big Bang — e isso pode ser aplicado ao Modelo Padrãobônus de boas vindas betCosmologia para deduzir a taxa atualbônus de boas vindas betexpansão.

Este Modelo Padrão é uma das melhores explicações que temosbônus de boas vindas betcomo o Universo começou, do que ele é feito e o que vemos ao nosso redor hoje.

Mas há um problema.

Quando os astrônomos tentam medir a constantebônus de boas vindas betHubble observando como as galáxias próximas estão se afastandobônus de boas vindas betnós, eles obtêm um valor diferente.

"Se o Modelo [Padrão] está correto, então você imaginaria que os dois valores, o que você mede hoje localmente e o valor que você deduz das primeiras observações, estariam alinhados", diz Freedman.

"E não estão."

Quando o satélite Planck da Agência Espacial Europeia (ESA, na siglabônus de boas vindas betinglês) mediu as discrepâncias na CMB, primeirobônus de boas vindas bet2014 e depois novamentebônus de boas vindas bet2018, o valor obtido para a constantebônus de boas vindas betHubble foibônus de boas vindas bet67,4 km/s/Mpc.

Mas esse número é cercabônus de boas vindas bet9% menor do que o valor que astrônomos como Freedman mediram ao observar galáxias próximas.

Outras medições da CMBbônus de boas vindas bet2020 usando o Telescópiobônus de boas vindas betCosmologia do Atacama se correlacionam com os dados do satélite Planck.

"Isso ajuda a descartar que houve um problema sistemático com o Planck a partirbônus de boas vindas betalgumas fontes", diz Beaton.

Se as mediçõesbônus de boas vindas betCMB estiverem corretas, restam apenas duas possibilidades: ou as técnicas usando luzbônus de boas vindas betgaláxias próximas não funcionam ou o Modelo Padrãobônus de boas vindas betCosmologia precisa ser alterado.

A técnica usada por Freedman e seus colegas é baseadabônus de boas vindas betum tipo específicobônus de boas vindas betestrela chamada variável cefeida.

Descobertas há cercabônus de boas vindas bet100 anos por uma astrônoma chamada Henrietta Leavitt, essas estrelas mudam seu brilho, pulsando mais fraco ou com mais intensidade ao longobônus de boas vindas betdias ou semanas.

Leavitt descobriu que quanto mais brilhante a estrela, mais tempo leva para se iluminar, depois escurecer e então brilhar novamente.

Agora, os astrônomos podem dizer exatamente o quão brilhante uma estrela realmente é, estudando esses pulsosbônus de boas vindas betbrilho.

Ao medir o quão brilhante ela nos parece da Terra e sabendo que a luz diminuibônus de boas vindas betfunção da distância, esta técnica proporciona uma maneira precisabônus de boas vindas betmedir a distância até as estrelas.

Freedman ebônus de boas vindas betequipe foram os primeiros a usar variáveis ​​cefeidasbônus de boas vindas betgaláxias vizinhas à nossa para medir a constantebônus de boas vindas betHubble utilizando dados do Telescópio Espacial Hubble.

Em 2001, eles calcularam 72 km/s/Mpc.

Desde então, o valor obtido a partir do estudobônus de boas vindas betgaláxias locais tem giradobônus de boas vindas bettorno do mesmo ponto.

Usando o mesmo tipobônus de boas vindas betestrela, outra equipe utilizou o Telescópio Espacial Hubblebônus de boas vindas bet2019 e chegou a 74 km/s/Mpc.

Apenas alguns meses depois, outro grupobônus de boas vindas betastrofísicos usou uma técnica diferente envolvendo a luz provenientebônus de boas vindas betquasares e obteve um valorbônus de boas vindas bet73 km/s/Mpc.

Se essas medidas estiverem corretas, então é possível pensar que o universo poderia crescer mais rápido do que as teorias do Modelo Padrãobônus de boas vindas betCosmologia permitem.

Isso pode significar que esse modelo, e com ele nossa melhor tentativabônus de boas vindas betdescrever a natureza fundamental do universo, precisa ser atualizado.

No momento, não dá para responder ao certo. Mas, se for esse o caso, as implicações podem ser profundas.

"Isso pode nos indicar que está faltando alguma coisabônus de boas vindas betnosso Modelo Padrão", diz Freedman.

"Ainda não sabemos por que isso está acontecendo, mas é uma oportunidadebônus de boas vindas betavançarbônus de boas vindas betdireção a uma descoberta."

Se o Modelo Padrão estiver errado, uma das primeiras coisas que pode significar é que nossos modelosbônus de boas vindas betdo que o universo é feito, as quantidades relativasbônus de boas vindas betmatéria bariônica ou "normal", matéria escura, energia escura e radiação, não estão muito certas.

Além disso, se o universo está realmente se expandindo mais rápido do que pensamos, ele poderia ser muito mais jovem do que os 13,8 bilhõesbônus de boas vindas betanos que atualmente acredita-se que tenha.

Uma explicação alternativa para a discrepância é que a parte do universobônus de boas vindas betque vivemos ébônus de boas vindas betalguma forma diferente ou especialbônus de boas vindas betcomparação com o resto do universo, e essa diferença está distorcendo as medidas.

"Está longebônus de boas vindas betser uma analogia perfeita, mas você pode pensarbônus de boas vindas betcomo a velocidade ou aceleração do seu carro muda conforme você sobe ou desce uma colina, mesmo se você estiver aplicando a mesma pressão no pedal do acelerador", diz Beaton.

"Acho pouco provável que seja a causa principal da discrepância na constantebônus de boas vindas betHubble que vemos, mas também acho importante não ignorar o trabalho desses resultados."

Mas os astrônomos acreditam que estão mais pertobônus de boas vindas betdeterminar qual é a constantebônus de boas vindas betHubble e qual das medidas está correta.

"O que é empolgante é que acredito que realmente vamos resolver issobônus de boas vindas betum períodobônus de boas vindas bettempo bastante curto, sejabônus de boas vindas betum, dois ou três anos", afirma Freedman.

"Há tantas coisas vindo no horizonte e que vão melhorar a precisão com que podemos fazer essas medições que acho que vamos chegar ao fundo disso."

Uma dessas coisas é o observatório espacial Gaia da ESA, que foi lançadobônus de boas vindas bet2013 e tem medido as posiçõesbônus de boas vindas betcercabônus de boas vindas bet1 bilhãobônus de boas vindas betestrelas com alto graubônus de boas vindas betprecisão.

Os cientistas o estão usando para calcular as distâncias até as estrelas com uma técnica chamada paralaxe.

À medida que este observatório espacial orbita ao redor do Sol, seu pontobônus de boas vindas betvista no espaço muda, assim como se você fechasse um olho e olhasse para um objeto, e depois olhasse com o outro olho, o objeto parece estarbônus de boas vindas betum lugar ligeiramente diferente.

Portanto, ao estudar objetosbônus de boas vindas betdiferentes épocas do ano durantebônus de boas vindas betórbita, Gaia permitirá aos cientistas calcular com precisão a velocidade com que as estrelas estão se afastando do nosso próprio Sistema Solar.

Outro recurso que ajudará a responder qual é o valor da constantebônus de boas vindas betHubble é o Telescópio Espacial James Webb, que será lançado no fimbônus de boas vindas bet2021

Ao estudar os comprimentosbônus de boas vindas betonda infravermelhos, permitirá melhores medições que não serão obscurecidas pela poeira existente entre nós e as estrelas.

No entanto, se descobrirem que a diferença na constantebônus de boas vindas betHubble persiste, será a horabônus de boas vindas betuma nova física.

E embora muitas teorias tenham sido apresentadas para explicar a diferença, nenhuma se encaixa perfeitamente com o que vemos ao nosso redor.

Cada teoria possível tem um inconveniente.

Por exemplo, pode ser que houvesse outro tipobônus de boas vindas betradiação no início do universo, mas medimos a CMB com tal precisão que não parece provável.

Outra opção é que a energia escura pode mudar com o tempo.

"Parecia uma linhabônus de boas vindas betestudo promissora a seguir, mas agora existem outras limitações sobre quanto a energia escura pode mudarbônus de boas vindas betfunção do tempo", afirma Freedman.

"Teria que ser feitobônus de boas vindas betuma forma realmente artificial e isso não parece muito promissor."

Uma alternativa é que havia energia escura presente no universo primitivo que simplesmente desapareceu, mas não há nenhuma razão óbvia para que isso acontecesse.

Tudo isso obrigou os cientistas a vislumbrar novas ideias que poderiam explicar o que está acontecendo.

"As pessoas estão trabalhando muito, é empolgante", acrescenta Freedman.

"Só porque ninguém ainda descobriu o que [a explicação] é, não significa que uma boa ideia não aparecerá."

Dependendo do que esses novos telescópios revelem, Beaton e Freedman podem se verbônus de boas vindas betmeio a um mistério dignobônus de boas vindas betum romancebônus de boas vindas betAgatha Christie.

* Abigail Beall é jornalista científica independente e autora do livro "The Art of Urban Astronomy" ("A Arte da Astronomia Urbana",bônus de boas vindas bettradução literal).

bônus de boas vindas bet Leia a versão original bônus de boas vindas bet desta reportagem (em inglês) no site BBC Future bônus de boas vindas bet .

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