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terça-feira, 17 de novembro de 2020

Lentes gravitacionais medem a expansão do Universo

 Caros Leitores;






Crédito: Pixabay / CC0 Public Domain
É um dos grandes debates da cosmologia: o universo está se expandindo, mas com que rapidez exatamente? Duas medições disponíveis geram resultados diferentes. O físico de Leiden David Harvey adaptou um terceiro método de medição independente usando as propriedades de distorção da luz das galáxias previstas por Einstein. Ele publicou suas descobertas nos Avisos Mensais da Royal Astronomical Society .

Sabemos há quase um século sobre a expansão do universo. Os astrônomos notaram que a  de galáxias distantes tem um comprimento de onda menor do que as galáxias próximas. As  parecem alongadas ou desviadas para o vermelho, o que significa que essas galáxias distantes estão se afastando.

Essa taxa de expansão, chamada de constante de Hubble, pode ser medida. Certas supernovas, ou estrelas em explosão, têm um brilho bem conhecido; isso torna possível estimar sua distância da Terra e relacionar essa distância com seu redshift ou velocidade. Para cada megaparsec de distância (um parsec tem 3,3 anos-luz), a velocidade com que as galáxias se afastam de nós aumenta em 73 quilômetros por segundo.

Einstein

No entanto, medições cada vez mais precisas da radiação cósmica de fundo, um remanescente de luz no universo primordial, rendeu uma constante de Hubble diferente: cerca de 67 quilômetros por segundo.

Como pode ser? Por que a diferença? Essa diferença poderia nos dizer algo novo sobre o Universo e a física? "É por isso", diz o físico de Leiden David Harvey, "por que uma terceira medição, independente das outras duas, apareceu: lentes gravitacionais".

A teoria da  de Albert Einstein prevê que uma concentração de massa, como uma galáxia, pode dobrar o caminho da luz, da mesma forma que uma Quando uma galáxia está na frente de uma fonte de luz brilhante, a luz é curvada em torno dela e pode chegar à Terra por diferentes rotas, fornecendo duas, e às vezes até quatro, imagens da mesma fonte.

Vídeo: https://youtu.be/8PFgmXI8g0o
HoliCOW

Em 1964, o astrofísico norueguês Sjur Refsdal teve um momento "a-ha": quando a galáxia da lente está um pouco fora do centro, uma rota é mais longa que a outra. Isso significa que a luz demora mais nesse caminho. Portanto, quando houver variação do brilho do quasar, esse blip ficará visível em uma imagem antes da outra. A diferença pode ser de dias, ou mesmo semanas ou meses.

Essa diferença de tempo, mostrou Refsdal, também pode ser usada para definir distâncias até o quasar e a lente. Compará-los com o desvio para o vermelho dos quasares dá a você uma medição independente da constante de Hubble.

Uma colaboração de pesquisa no âmbito do projeto HoliCOW usou seis dessas lentes para reduzir a constante de Hubble para cerca de 73. No entanto, há complicações: além da diferença de distância, a massa da galáxia em primeiro plano também exerce um efeito de retardo, dependendo do exato distribuição em massa. “Você tem que modelar essa distribuição, mas muitas incógnitas permanecem”, diz Harvey. Incertezas como essa limitam a precisão dessa técnica.

Imaginando todo o céu

Isso pode mudar quando um novo telescópio avistar a primeira luz no Chile em 2021. O Observatório Vera Rubin é dedicado a fazer imagens de todo o céu a cada poucas noites, e espera-se que faça imagens de milhares de quasares duplos, oferecendo uma chance de reduzir a constante de Hubble até mais longe.

Harvey diz: "O problema é que modelar todas as  primeiro plano individualmente é impossível computacionalmente." Então, em vez disso, Harvey projetou um método para calcular o efeito médio de uma distribuição completa de até 1.000 lentes.

“Nesse caso, peculiaridades individuais das lentes gravitacionais não são tão importantes, e você não precisa fazer simulações para todas as lentes. Você só precisa ter certeza de modelar toda a população”, diz Harvey.

"No artigo, mostro que, com essa abordagem, o erro nos limites constantes de Hubble é de 2% quando você se aproxima de milhares de quasares".

Esta margem de erro permitirá uma comparação significativa entre os vários candidatos a constantes de Hubble e pode ajudar a compreender a discrepância. "E se você quiser ficar abaixo de 2%, terá que melhorar seu modelo fazendo simulações melhores. Meu palpite é que isso seria possível".

Explore mais
Mais informações: David Harvey, Uma medição de 4 por cento de H0 usando a distribuição cumulativa de fortes atrasos de lente em quasares com imagem dupla. Avisos mensais da Royal Astronomical Society (2020). DOI: 10.1093 / mnras / staa2522
Fonte: Phys News / por Bruno Van Wayenburg,  / 17-11-2020

https://phys.org/news/2020-11-gravitational-lenses-universe-expansion.html
     
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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
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´sRadiant 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.


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