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Um mapa mostrando a taxa de expansão do Universo em diferentes direções no céu, conforme medido pelo estudo atual
Os astrônomos assumiram há décadas que o Universo está se expandindo na mesma proporção em todas as direções. Um novo estudo baseado em dados do XMM-Newton da ESA, Chandra da NASA e observatórios de raios-X ROSAT liderados pela Alemanha sugere que esta premissa chave da cosmologia pode estar errada.
Konstantinos Migkas, pesquisador de PhD em astronomia e astrofísica da Universidade de Bonn, Alemanha, e seu supervisor Thomas Reiprich se propuseram originalmente a verificar um novo método que permitiria aos astrônomos testar a chamada hipótese de isotropia. De acordo com essa suposição, o Universo possui, apesar de algumas diferenças locais, as mesmas propriedades em cada direção em larga escala.
Amplamente aceita como uma conseqüência da física fundamental bem estabelecida, a hipótese foi apoiada por observações do fundo cósmico de microondas (CMB). Remanescente direto do Big Bang, o CMB reflete o estado do Universo em sua infância, com apenas 380.000 anos de idade. A distribuição uniforme da CMB no céu sugere que, naqueles primeiros dias, o Universo deveria estar se expandindo rapidamente e na mesma proporção em todas as direções.
No universo de hoje, no entanto, isso pode não ser mais verdade.
"Juntamente com colegas da Universidade de Bonn e da Universidade de Harvard, analisamos o comportamento de mais de 800 aglomerados de galáxias no universo atual", diz Konstantinos. “Se a hipótese de isotropia estivesse correta, as propriedades dos aglomerados seriam uniformes no céu. Mas na verdade vimos diferenças significativas. ”
Os astrônomos usaram medições de temperatura de raios X do gás extremamente quente que permeia os aglomerados e compararam os dados com a luminosidade dos aglomerados no céu. Clusters da mesma temperatura e localizados a uma distância semelhante devem aparecer igualmente brilhantes. Mas não foi isso que os astrônomos observaram.
"Vimos que os aglomerados com as mesmas propriedades, com temperaturas semelhantes, pareciam menos brilhantes do que o esperado em uma direção do céu e mais brilhantes do que o esperado em outra direção", diz Thomas. “A diferença foi bastante significativa, em torno de 30%. Essas diferenças não são aleatórias, mas têm um padrão claro, dependendo da direção em que observamos no céu. ”
Antes de desafiar o modelo de cosmologia amplamente aceito , que fornece a base para estimar as distâncias dos aglomerados, Konstantinos e colegas examinaram primeiro outras explicações possíveis. Talvez haja nuvens de gás ou poeira não detectadas obscurecendo a vista e fazendo com que os aglomerados de uma determinada área pareçam mais escuros. Os dados, no entanto, não suportam esse cenário.
Em algumas regiões do espaço, a distribuição de aglomerados pode ser afetada por fluxos a granel, movimentos de matéria em larga escala causados pela atração gravitacional de estruturas extremamente massivas, como grandes grupos de aglomerados. Essa hipótese, no entanto, também parece improvável. Konstantinos acrescenta que as descobertas pegaram a equipe de surpresa.
Acredita-se que os aglomerados de galáxias sejam distribuídos uniformemente pelo céu
"Se o Universo for realmente anisotrópico, mesmo que apenas nos últimos bilhões de anos, isso significaria uma enorme mudança de paradigma, porque a direção de cada objeto teria que ser levada em consideração quando analisamos suas propriedades", diz ele. “Por exemplo, hoje, estimamos a distância de objetos muito distantes no Universo, aplicando um conjunto de parâmetros e equações cosmológicas. Acreditamos que esses parâmetros são os mesmos em todos os lugares. Mas se nossas conclusões estiverem corretas, não seria esse o caso e teríamos que revisar todas as nossas conclusões anteriores. ”
"Este é um resultado extremamente fascinante", comenta Norbert Schartel, cientista do projeto XMM-Newton da ESA. “Estudos anteriores sugeriram que o universo atual pode não estar se expandindo uniformemente em todas as direções, mas esse resultado - a primeira vez que esse teste foi realizado com aglomerados de galáxias em raios-X - tem um significado muito maior e também revela uma grande potencial para futuras investigações. ”
Os cientistas especulam que esse efeito possivelmente desigual na expansão cósmica possa ser causado pela energia escura, o componente misterioso do cosmos que representa a maioria - cerca de 69% - de sua energia total. Hoje se sabe muito pouco sobre energia escura, exceto que ela parece ter acelerado a expansão do Universo nos últimos bilhões de anos.
Vídeo: http://www.esa.int/ESA_Multimedia/Videos/2020/04/Rethinking_cosmic_expansion
Repensando a expansão cósmica
Acesse o vídeo
O próximo telescópio da ESA, Euclid , projetado para imaginar bilhões de galáxias e examinar a expansão do cosmos , sua aceleração e a natureza da energia escura, pode ajudar a resolver esse mistério no futuro.
"As descobertas são realmente interessantes, mas a amostra incluída no estudo ainda é relativamente pequena para tirar conclusões tão profundas", diz René Laureijs, cientista do projeto Euclid da ESA. "É o melhor que se pode fazer com os dados disponíveis, mas se realmente repensássemos o modelo cosmológico amplamente aceito, precisaríamos de mais dados".
E Euclides pode fazer exatamente isso. A espaçonave, a ser lançada em 2022, pode não apenas encontrar evidências de que a energia escura está realmente esticando o Universo de maneira desigual em diferentes direções, como também permitirá que os cientistas coletem mais dados sobre as propriedades de uma grande quantidade de aglomerados de galáxias, o que pode apoiar ou refutar as descobertas atuais.
Em breve, mais dados virão do instrumento eROSITA de raios-X , construído pelo Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. O instrumento, a bordo do recém-lançado satélite russo-alemão Spektr-RG, realizará a primeira pesquisa em céu aberto em raios-X de média energia, com foco na descoberta de dezenas de milhares de aglomerados de galáxias e centros galácticos ativos anteriormente desconhecidos.
Mais Informações
'Sondagem de isotropia cósmica com uma nova amostra de aglomerados de galáxias de raios-X através da relação L- X- Tscaling' por K. Migkas et al. (2020) é publicado em Astronomia e Astrofísica (DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 201936602 ).
Para mais informação, por favor contactar:
Instituto Konstantinos Migkas Argelander de Astronomia
Universidade de Bonn, Alemanha
Email: kmigkas@astro.uni-bonn.de
Instituto Thomas Reiprich Argelander de Astronomia
Universidade de Bonn, Alemanha
Fonte: ESA / 13-04-2020
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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