A observação mais precisa até agora de estrelas distantes que mudam periodicamente de brilho pode levar a repensar a taxa na qual o universo está se expandindo – talvez resolvendo ou aprofundando um problema de longa data na cosmologia.
A observação confirma que há uma discrepância entre os dois principais métodos de medição de velocidade Universo Expandindo, alinhando com um e não com o outro, relata um novo estudo.
Pesquisadores do grupo Stellar usaram dados coletados pela Europa Jaya espaçonave para estudo Cefeidas estrelas variáveis, que pulsa regularmente, fornecendo um método para medir distâncias cósmicas com precisão. A técnica de medição de estrelas Cefeidas está se expandindo para incluir outros métodos, como aqueles baseados em observações do Tipo 1a supernovas.
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A emissão de luz das supernovas, as explosões gigantes que ocorrem no final da vida das grandes estrelas, é tão uniforme que são chamadas de “velas padrão” e constituem uma parte importante do que os astrônomos chamam de “escada de distância cósmica”. ” O método de medir a distância das estrelas Cepheid acrescenta outro “degrau” a esta escada metafórica, e esta nova pesquisa reforçou esse degrau.
“Desenvolvemos uma maneira de procurar Cefeidas pertencentes a aglomerados estelares de várias centenas de estrelas, testando se as estrelas se movem juntas via LácteaCoautor do estudo Richard Anderson, físico da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, ele disse em um comunicado (Abre em uma nova aba).
“Graças a este truque, podemos aproveitar o melhor conhecimento das medições de paralaxe de Gaia enquanto aproveitamos o aumento na resolução oferecido por muitas estrelas do aglomerado,” disse Anderson. “Isso nos permitiu levar a resolução das visões de Gaia aos seus limites e fornece a base mais forte sobre a qual a escada de distância pode se apoiar”.
A escala de distância cósmica também é usada para medir a taxa de expansão do universo, conhecida como Constante de Hubble. Esta nova recalibração do “grau” Cepheid aprofunda o problema da taxa de expansão do universo, que veio a ser conhecida como a “tensão de Hubble”.
O que é a tensão de Hubble?
No início do século 20, as ondas de choque tornaram-se populares na física e na astronomia quando Edwin Hubble Ele revelou evidências de que o universo não é estático, como se pensava na época, mas está, de fato, em expansão. Portanto, essa taxa de expansão ficou conhecida como constante de Hubble.
Esse conceito passou por uma grande reformulação no final dos anos 1990, quando os astrônomos descobriram, por meio de observações de supernovas distantes, que não apenas o universo está se expandindo, mas também o está fazendo. a um ritmo acelerado. Desde então, medir a Constante de Hubble tornou-se uma questão espinhosa para astrônomos e cosmólogos, porque existem duas maneiras principais de determinar esse valor – e elas não concordam.
Um método é usado galáxiasAs velocidades em função da distância produzem um valor constante de Hubble de cerca de 73 ± 1 km por segundo por megaparsec (km/s/Mpc), com 1 megaparsec representando cerca de 3,26 milhões de anos-luz. Isso é conhecido como a solução do “tempo tardio”, porque vem de medições do universo em tempos recentes.
A outra maneira de medir a constante de Hubble é observar a luz de um evento logo após a grande explosão É chamado de “última dispersão”, onde os elétrons se combinam com os prótons para formar os primeiros átomos. Como os elétrons livres já haviam espalhado os fótons (partículas de luz) muito longe, impedindo-os de viajar muito longe, esse evento significou que a luz de repente foi autorizada a viajar livremente pelo universo.
Esta “primeira luz” é agora vista como Fundo cósmico de micro-ondas (CMB), e preenche o universo quase uniformemente, exceto por pequenas diferenças. Quando os astrônomos medem essas pequenas variações nessa radiação fóssil, eles predizem um valor moderno para a constante de Hubble de cerca de 67,5 ± 0,5 km/s/milhão de blocos.
Curiosamente, as diferenças entre as duas estimativas da constante de Hubble só aumentaram à medida que as técnicas de medição para ambas foram refinadas e se tornaram mais precisas. Esta diferença de 5,6 km/s/megapasc, e os problemas gerais que a cercam, é chamada de “tensão de Hubble”. É uma questão séria para os cosmólogos, porque sugere que algo está errado com nossa compreensão das leis físicas básicas que governam o universo.
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Variantes cefeidas escolhem um lado
Anderson explicou por que uma diferença de alguns quilômetros/segundo/Mpc na constante de Hubble é tão importante, mesmo dada a vasta escala do universo. (A largura do universo visível sozinha é estimada em cerca de 29.000 MPC.)
“Essa discrepância é de grande importância”, disse Anderson. “Suponha que você queira construir um túnel perfurando dois lados opostos de uma montanha. Se você entendeu o tipo de rocha corretamente e se seus cálculos estiverem corretos, os dois furos que você está perfurando se encontrarão no centro. Mas se isso acontecer não, então você cometeu um erro – ou seus cálculos estão errados ou você está errado sobre o tipo de rocha.
Anderson disse que isso é semelhante à tensão de Hubble e ao que acontece com a constante de Hubble.
Ele acrescentou: “Quanto mais temos certeza da precisão de nossos cálculos, mais concluímos que a discrepância significa que nossa compreensão do universo está errada e que o universo não é exatamente o que pensávamos”.
A calibração aprimorada do instrumento Cepheid Variable Measurement significa que esta técnica finalmente “toma um lado” no debate sobre a tensão de Hubble, concordando com a solução “late time”.
“Nosso estudo confirma a taxa de expansão de 73 km/s/Mpc, mas, mais importante, também fornece as calibrações mais precisas e confiáveis das cefeidas como instrumentos de medição de distância até o momento”, disse Anderson. “Isso significa que temos que repensar os conceitos fundamentais que formam a base de nossa compreensão geral da física”.
Os resultados da equipe também têm outras implicações. Por exemplo, a calibração Cepheid mais precisa ajuda a revelar melhor a forma de nossa galáxia, disseram membros da equipe de estudo.
“Como nossas medições são tão precisas, elas nos fornecem informações sobre a geometria da Via Láctea”, disse o principal autor do estudo, Mauricio Cruz Reyes, Ph.D. aluno do grupo de pesquisa de Anderson, disse ele na mesma declaração. “Extremamente preciso calibração (Abre em uma nova aba) Nosso desenvolvimento nos permitirá determinar melhor o tamanho e a forma da Via Láctea como uma galáxia de disco plano e sua distância de outras galáxias, por exemplo.”
O novo estudo foi publicado na semana passada na revista Astronomia e astrofísica (Abre em uma nova aba).
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