Hubble atinge um novo marco na taxa de expansão do universo
As galáxias mostradas nesta foto (da linha superior, da esquerda parara a linha inferior, direita são: NGC 7541, NGC 3021, NGC 5643, NGC 3254, NGC 3147, NGC 105, NGC 2608, NGC 3583, NGC 3147, Mrk 1337, NGC 5861, NGC 2525, NGC 1015, UGU 9391, NGC 691, NGC 7678, NGC 2424, NGC 5468, NGC 5917, NGC 4639, NGC 3972, The Antennae Galaxies, NGC 5584, NGC M106, NGC 7250, NGC NGC 3370, NGC 5728, NGC 4424, NGC 1559, NGC 3982, NGC 1448, NGC 4680, M101, NGC 1365, NGC 7329 e NGC 3447.
"Completando uma maratona de quase 30 anos, o Telescópio Espacial Hubble da NASA calibrou mais de 40 "marcadores de milha" de espaço e tempo para ajudar os cientistas a medir com precisão a taxa de expansão do universo - uma busca com uma reviravolta na história."
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 1988 isso levou à descoberta da "energia escura", uma misteriosa força repulsiva que acelera a expansão do universo.
Nos últimos anos, graças ao 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 preveem 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 Intitute (STScI) e da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland.
Riess lidera uma colaboração científica que investiga a taxa de expansão do universo chamada SH0ES, que significa Supernova, H0, para a Equação da Energia Escura. "Isso é para que o Telescópio Espacial Hubble foi construído, para fazer, usando as melhores técnicas que conhecemos para fazê-lo. Esta é provavelmente a magnum opus 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. 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 em outras galáxias.
As cefeidas são há muito empo 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 Projet liderado por Wendy Freedman, Robert Kennicutt, Jeremy Mould e Marc Aaronson, e outro por Allan Sandage e colaboradores, que usaram as 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 per 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 de Hubble, enquanto as equipes se propunham a refinar o valor para uma precisão de apenas um por cento. Esta foi inaugurada pelo programa SH0ES.
Várias equipes de astrônomos usando o Hubble, incluindo o SH0ES, convergiram em um valor constante do 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, as 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 planejado 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 a Dra. Lícia 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."
Física Estranha?
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 medição da missão Planck da Agência Espacial Europeia (que observou o fundo de micro-ondas cósmico relíquia de 13,8 bilhões de anos atrás), os astrônomos preveem um valor mais baixo para a constante de Hubble: 67,5 mais ou menos 0,6 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 dos astrônomos estarem errados devido a um sorteio azarado, disse Riess, um limite comum para levar a sério um problema em 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 ente 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 James 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.
Fonte: NASA.GOV Créditos: NASA, ESA, Adam G. Riess (STScI), JHU) https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/hubble-reaches-new-milestone-in-mystery-of-universes-expansion-rate Para mais detalhes sobre a constante de Hubble acesse link acima.
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