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Hubble atinge novo marco na taxa de expansão de Mystery of Universe



A busca pela taxa de expansão do universo começou na década de 1920 com medições feitas pelos astrônomos Edwin P. Hubble e Georges Lemaître. Em 1998, isso levou à descoberta da " energia escura ", uma misteriosa força repulsiva que acelera a expansão do universo. Nos últimos anos, graças aos dados do Hubble e outros telescópios, os astrônomos encontraram outra reviravolta: uma discrepância entre a taxa de expansão medida no universo local em comparação com observações independentes logo após o big bang, que prevêem um valor de expansão diferente.




A causa dessa discrepância permanece um mistério. Mas os dados do Hubble, abrangendo uma variedade de objetos cósmicos que servem como marcadores de distância, apoiam a ideia de que algo estranho está acontecendo, possivelmente envolvendo uma física totalmente nova.



“Você está obtendo a medida mais precisa da taxa de expansão do universo a partir do padrão ouro dos telescópios e marcadores de milhas cósmicas”, disse o Prêmio Nobel Adam Riess, do Space Telescope Science Institute (STScI) e da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland. .

"Você está obtendo a medida mais precisa da taxa de expansão do universo a partir do padrão-ouro de telescópios e marcadores de milhas cósmicas." -- Prêmio Nobel Adam Riess

Riess lidera uma colaboração científica que investiga a taxa de expansão do universo chamada SH0ES, que significa Supernova, H0, para a Equação do Estado da Energia Escura. "É para isso que o Telescópio Espacial Hubble foi construído, usando as melhores técnicas que conhecemos para fazê-lo. Esta é provavelmente a obra-prima do Hubble, porque levaria mais 30 anos de vida do Hubble para dobrar o tamanho da amostra", disse Riess...



O artigo da equipe de Riess , a ser publicado na edição Special Focus do The Astrophysical Journal , relata a conclusão da maior e provavelmente última grande atualização da constante de Hubble.




Os novos resultados mais que dobram a amostra anterior de marcadores de distância cósmica. Sua equipe também reanalisou todos os dados anteriores, com todo o conjunto de dados agora incluindo mais de 1.000 órbitas do Hubble.



Quando a NASA concebeu um grande telescópio espacial na década de 1970, uma das principais justificativas para o gasto e esforço técnico extraordinário foi poder resolver Cefeidas , estrelas que brilham e escurecem periodicamente, vistas dentro de nossa Via Láctea e galáxias externas.



As cefeidas são há muito tempo o padrão-ouro dos marcadores de milhas cósmicas desde que sua utilidade foi descoberta pela astrônoma Henrietta Swan Leavitt em 1912. Para calcular distâncias muito maiores, os astrônomos usam estrelas explosivas chamadas supernovas do Tipo Ia.




Combinados, esses objetos construíram uma "escada de distância cósmica" em todo o universo e são essenciais para medir a taxa de expansão do universo, chamada constante de Hubble em homenagem a Edwin Hubble. Esse valor é fundamental para estimar a idade do universo e fornece um teste básico de nossa compreensão do universo.



Começando logo após o lançamento do Hubble em 1990, o primeiro conjunto de observações de estrelas Cefeidas para refinar a constante de Hubble foi realizado por duas equipes: o HST Key Project liderado por Wendy Freedman, Robert Kennicutt, Jeremy Mould e Marc Aaronson, e outro por Allan Sandage e colaboradores, que usaram Cefeidas como marcadores de milhas para refinar a medição de distância para galáxias próximas. No início dos anos 2000, as equipes declararam "missão cumprida", atingindo uma precisão de 10% para a constante de Hubble, 72 mais ou menos 8 quilômetros por segundo por megaparsec.




Em 2005 e novamente em 2009, a adição de novas câmeras poderosas a bordo do telescópio Hubble lançou a "Geração 2" da pesquisa constante do Hubble, enquanto as equipes se propunham a refinar o valor para uma precisão de apenas um por cento. Este foi inaugurado pelo programa SH0ES. Várias equipes de astrônomos usando o Hubble, incluindo SH0ES, convergiram em um valor constante de Hubble de 73 mais ou menos 1 quilômetro por segundo por megaparsec. Embora outras abordagens tenham sido usadas para investigar a questão da constante de Hubble, diferentes equipes chegaram a valores próximos do mesmo número.




A equipe SH0ES inclui líderes de longa data Dr. Wenlong Yuan da Johns Hopkins University, Dr. Lucas Macri da Texas A&M University, Dr. Stefano Casertano da STScI e Dr. Dan Scolnic da Duke University. O projeto foi projetado para enquadrar o universo combinando a precisão da constante de Hubble inferida do estudo da radiação cósmica de fundo em micro- ondas que sobrou da aurora do universo.




"A constante de Hubble é um número muito especial. Ela pode ser usada para enfiar uma agulha do passado ao presente para um teste de ponta a ponta de nossa compreensão do universo. Isso exigiu uma quantidade fenomenal de trabalho detalhado", disse Dra. Licia Verde, cosmóloga do ICREA e do ICC-Universidade de Barcelona, ​​falando sobre o trabalho da equipe SH0ES.




A equipe mediu 42 dos marcadores de supernova com o Hubble. Como elas são vistas explodindo a uma taxa de cerca de uma por ano, o Hubble, para todos os propósitos práticos, registrou o maior número possível de supernovas para medir a expansão do universo. Riess disse: "Temos uma amostra completa de todas as supernovas acessíveis ao telescópio Hubble vistas nos últimos 40 anos". Assim como a letra da música "Kansas City", do musical da Broadway Oklahoma, o Hubble "foi tão peludo quanto possível!"





A taxa de expansão do universo foi prevista para ser mais lenta do que o Hubble realmente vê. Ao combinar o Modelo Cosmológico Padrão do Universo e as medições da missão Planck da Agência Espacial Européia (que observou o fundo de micro-ondas cósmico relíquia de 13,8 bilhões de anos atrás), os astrônomos prevêem um valor mais baixo para a constante de Hubble: 67,5 mais ou menos 0,5 quilômetros por segundo por megaparsec, em comparação com a estimativa da equipe SH0ES de 73.




Dado o grande tamanho da amostra do Hubble, há apenas uma chance em um milhão de astrônomos estarem errados devido a um sorteio azarado, disse Riess, um limite comum para levar um problema a sério na física. Essa descoberta está desvendando o que estava se tornando uma imagem bonita e organizada da evolução dinâmica do universo. Os astrônomos estão perdidos por uma explicação da desconexão entre a taxa de expansão do universo local versus o universo primitivo, mas a resposta pode envolver física adicional do universo.




Tais descobertas confusas tornaram a vida mais excitante para cosmólogos como Riess. Trinta anos atrás, eles começaram a medir a constante de Hubble para comparar o universo, mas agora se tornou algo ainda mais interessante. “Na verdade, não me importo com o valor da expansão especificamente, mas gosto de usá-lo para aprender sobre o universo”, acrescentou Riess.




O novo Telescópio Espacial Webb da NASA estenderá o trabalho do Hubble, mostrando esses marcadores de marcos cósmicos a distâncias maiores ou com resolução mais nítida do que o Hubble pode ver.




O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Europeia). O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, administra o telescópio. O Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland, conduz as operações científicas do Hubble. STScI é operado para a NASA pela Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia em Washington, DC

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