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sexta-feira, 1 de junho de 2012
domingo, 30 de maio de 2010
Energia Escura (Dark Energy)
A chamada "energia escura" ("dark energy") surgiu com novas teorias, que tentam explicar recentes observações astronômicas, as quais evidenciam fatos não explicados pelas teorias atualmente aceitas pelos físicos.
Uma destas evidências é o fato da densidade total de matéria encontrada no universo na forma de matéria bariônica (toda matéria constituída de prótons e nêutrons) ser muito menor, da ordem de 5%, que a massa predita para um universo plano. Várias medidas, realizadas desde a década de 30, indicam que deva existir um outro tipo de matéria no universo, para explicar, por exemplo, como estrelas têm orbitas rápidas em torno de galáxias e a forma como galáxias orbitam aglomerados de galáxias.
Este outro tipo de matéria, chamada de matéria escura, poderia ser constituída de exóticas partículas elementares propostas por teorias da física de partículas; e deveriam constituir os 95% de matéria restantes para atingir a densidade crítica. Entretanto, uma série de medidas realizadas têm chegado a uma mesma conclusão: se a matéria escura existe, ela deve somar menos que a metade da densidade crítica. Uma destas medidas leva em consideração o fato de os aglomerados de galáxias serem os maiores objetos no universo, devendo assim constituir uma boa amostra para se obter proporções relativas de matéria escura e bariônica. Essa relação pode ser inferida da massa do aglomerado (que soma matéria escura e bariônica) e da sua luminosidade (que dá uma idéia da quantidade de matéria bariônica). A razão esperada seria de vinte para um, mas a razão observada é da ordem de dez para um. Desta forma, a quantidade de matéria de todos os tipos, no universo, contabiliza menos que a metade da massa crítica.
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O diagrama acima mostra como deveria ser o fundo de microondas do universo nos três casos possíveis, o primeiro, correspondente a um universo plano, foi confirmado pelas observações, de forma que o universo tem a densidade crítica. Caso a massa do universo fosse muito maior, ou muito menor, o tamanho das regiões de diferentes temperaturas, que aparecem em azul e amarelo pareceria maior ou menor, respectivamente.
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A necessidade de consideração da densidade do universo como sendo a densidade crítica surgiu no início dos anos 90, com precisas medidas do fundo de microondas do universo, as quais suportaram as predições da teoria inflacionária, evidenciando que o universo é realmente plano. Desta forma, como nem toda a matéria existente no universo é suficiente para alcançar a densidade crítica, se torna necessária uma outra forma de "completar" a parte faltante. Como pela teoria de Einstein, energia e massa estão intimamente ligados, pela relação E=mc2, os físicos foram levados a idéia de que esta massa faltante poderia estar sob a forma de energia, energia esta que por ser desconhecida foi chamada de energia escura e constituiria a parte faltante para se chegar a densidade crítica do universo. Outra evidência que levou os físicos a desconfiarem da existência de outro tipo de energia no universo surgiu em 1998, quando dois grupos independentes, o Supernova Cosmology Project e o High-z Supernova Search Team, descobriram que supernovas no limite observável do universo se afastam de nós a velocidades menores que deveriam estar. Isto significa que elas existiram em algum tempo em que o universo se expandia a taxas menores que as atuais, exatamente o resultado oposto as predições dos cosmologistas. A única explicação para esta possibilidade é que a expansão do universo deva estar se acelerando, e o único agente capaz de causar esta aceleração seria a energia escura.
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Este diagrama revela variações na taxa de expansão do universo desde o Big Bang, a aproximadamente 15 bilhões de anos. Nota-se uma variação na tendência de expansão a aproximadamente 7,5 bilhões de anos.
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Existem grupos de astrônomos que acreditam que esta evidência não é verdadeira, pois num universo mais jovem, as estrelas formadas tinham uma concentração de elementos pesados, os quais são determinantes para a evolução estelar, muito menor do que a encontrada nas estrelas mais jovens. Desta forma, a comparação das supernovas de alto redshift com as supernovas relativamente próximas não garantiria segurança na determinação de magnitudes absolutas, e, desta forma, as distâncias calculadas desta maneira estariam incorretas, invalidando as conclusões baseadas nestas observações.
Exaustivos esforços têm sido feitos para demonstrar que não existem efeitos sistemáticos como este, ou então possíveis interferências causadas por poeira, desviando os valores medidos, de forma que, por enquanto, não foi encontrado nenhum efeito que realmente garanta o erro ou acerto das medidas. De qualquer forma, já existem vários projetos que visam uma sistemática varredura de todo o espaço em busca de um número maior de supernovas observáveis com alto redshift, o que poderia trazer mais confiança às observaçães atuais.
Atualmente, apesar das incertezas quanto as evidências, muitos cosmologistas voltam seus esforços para tentar explicar como deveria ser constituída e quais as propriedades que deveria apresentar a matéria escura de forma a explicar os fatos observados, bem como a evolução temporal que o universo deve ter apresentado para permitir que atualmente sejam observadas tais evidências. Uma primeira teoria já tinha sido proposta por Einstein em 1917, embora tenha sido pensada pelo motivo errado, quando ele propôs a constante cosmológica para possibilitar um universo estático, que era a forma como era imaginado o universo no início do século XX. Esta proposta, atualmente, parece não se adequar de maneira satisfatória, pois mesmo que a constante cosmológica represente uma força contrária a gravitação, necessária para explicar como pode o universo estar se expandindo de forma cada vez mais rápida, esta constante representa uma mesma força, constante com o tempo, ao passo que evidências observacionais indicam que a força que hoje acelera a expansão do universo, já teve um período em que representava uma força negligenciável, pois de outra maneira, estrelas e planetas, bem como galáxias, nunca teriam se formado. Outra proposta existente é baseada na teoria antrópica; segundo a qual, a consciência humana é capaz de questionar as condições necessárias a sua própria existência somente devido ao fato de essas condições serem cumpridas, ou seja, se as condições fossem diferentes, não estaríamos aqui para questionar. Esta proposta, devido ao seu caráter, não encontra grande aceitação entre os físicos.
Existem outras variáveis para a energia escura, conhecidas pelo termo quintessence. As propriedades desta seriam dependentes do tempo, permitindo então a possibilidade de a força exercida pela quintessence ter um comportamento diferente, necessário para coincidir com as evidências observacionais. A quintessence, segundo as teorias, teria sido dominante em um primeiro estágio expansivo do universo, até tempos da ordem de 10-35 segundos, quando então passou a ter menor importância que outras forças existentes, desta forma permanecendo até um tempo recente, relativo a idade do universo, no qual, voltou a tornar-se dominante, começando então a exercer a força necessária para acelerar a expansão do universo.
Uma das formas propostas para a quintessence, foi proposta por Andreas Albrecht e seu estudante Constantinos Skordis. Eles propuseram uma classe de funções de energia ou "potenciais" não lineares para a quintessence, de tal forma, que com uma adequada escolha de parâmetros, a quintessence pode apresentar as características necessárias para apresentar um comportamento adequado à explicação das evidências observacionais. Estes potenciais, apresentam a vantagem de serem funções de primeira ordem somente das constantes físicas c, h e G, respectivamente, a velocidade da luz, a constante de Planck e a constante gravitacional. Segundo eles, a quintessence seria um tipo de energia do vácuo, ligado com a mecânica quântica e a teoria de supercordas, que apresentaria a exótica propriedade de exercer uma força de repulsão, contrária a força gravitacional.
A relação entre teorias que tentam explicar o universo como um todo, e teorias que tentam explicar o mundo microscópico, poderiam representar as raízes de uma teoria unificadora em física, que, a muito tempo, tem sido buscada por diversos físicos. Mas, como seria esperado para uma teoria que se propõe a explicar o destino do universo e a geometria do espaço, fazer a unificação dos mundos quânticos e cosmológico, explicar a massa faltante e a aceleração do universo, e levar a aceitação de uma quinta força fundamental da natureza; seria esperado que se encontrassem problemas. Primeiramente, ninguém sabe o motivo pelo qual a quintessence poderia ter surgido novamente para acelerar a expansão do universo após um longo período de hibernação. Em segundo lugar, e não menos importante, vem o fato de as estimativas feitas para a força exercida por essa possível energia do vácuo serem da ordem de 120 ordens de grandeza maiores do que seriam necessárias para explicar os efeitos observados atualmente; forças desta ordem, seriam suficientes para impedir até mesmo a formação de matéria, o que obviamente, não é o que realmente acontece.
Mesmo com estas questões não bem resolvidas, a quintessence parece ser a melhor teoria que se tem para explicar a expansão acelerada do universo e a geometria do espaço. Esta "energia do vácuo" evoluiu de tal forma que hoje constitui uma das mais desafiadoras das idéias da cosmologia moderna. Nestas teorias, os conceitos de forças fundamentais da natureza, idéias de estrutura do universo, uma possível ligação entre os mundos quântico e cosmológico, e o próprio destino do universo, estão todos envolvidos.
Uma destas evidências é o fato da densidade total de matéria encontrada no universo na forma de matéria bariônica (toda matéria constituída de prótons e nêutrons) ser muito menor, da ordem de 5%, que a massa predita para um universo plano. Várias medidas, realizadas desde a década de 30, indicam que deva existir um outro tipo de matéria no universo, para explicar, por exemplo, como estrelas têm orbitas rápidas em torno de galáxias e a forma como galáxias orbitam aglomerados de galáxias.
Este outro tipo de matéria, chamada de matéria escura, poderia ser constituída de exóticas partículas elementares propostas por teorias da física de partículas; e deveriam constituir os 95% de matéria restantes para atingir a densidade crítica. Entretanto, uma série de medidas realizadas têm chegado a uma mesma conclusão: se a matéria escura existe, ela deve somar menos que a metade da densidade crítica. Uma destas medidas leva em consideração o fato de os aglomerados de galáxias serem os maiores objetos no universo, devendo assim constituir uma boa amostra para se obter proporções relativas de matéria escura e bariônica. Essa relação pode ser inferida da massa do aglomerado (que soma matéria escura e bariônica) e da sua luminosidade (que dá uma idéia da quantidade de matéria bariônica). A razão esperada seria de vinte para um, mas a razão observada é da ordem de dez para um. Desta forma, a quantidade de matéria de todos os tipos, no universo, contabiliza menos que a metade da massa crítica.
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O diagrama acima mostra como deveria ser o fundo de microondas do universo nos três casos possíveis, o primeiro, correspondente a um universo plano, foi confirmado pelas observações, de forma que o universo tem a densidade crítica. Caso a massa do universo fosse muito maior, ou muito menor, o tamanho das regiões de diferentes temperaturas, que aparecem em azul e amarelo pareceria maior ou menor, respectivamente.
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A necessidade de consideração da densidade do universo como sendo a densidade crítica surgiu no início dos anos 90, com precisas medidas do fundo de microondas do universo, as quais suportaram as predições da teoria inflacionária, evidenciando que o universo é realmente plano. Desta forma, como nem toda a matéria existente no universo é suficiente para alcançar a densidade crítica, se torna necessária uma outra forma de "completar" a parte faltante. Como pela teoria de Einstein, energia e massa estão intimamente ligados, pela relação E=mc2, os físicos foram levados a idéia de que esta massa faltante poderia estar sob a forma de energia, energia esta que por ser desconhecida foi chamada de energia escura e constituiria a parte faltante para se chegar a densidade crítica do universo. Outra evidência que levou os físicos a desconfiarem da existência de outro tipo de energia no universo surgiu em 1998, quando dois grupos independentes, o Supernova Cosmology Project e o High-z Supernova Search Team, descobriram que supernovas no limite observável do universo se afastam de nós a velocidades menores que deveriam estar. Isto significa que elas existiram em algum tempo em que o universo se expandia a taxas menores que as atuais, exatamente o resultado oposto as predições dos cosmologistas. A única explicação para esta possibilidade é que a expansão do universo deva estar se acelerando, e o único agente capaz de causar esta aceleração seria a energia escura.
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Este diagrama revela variações na taxa de expansão do universo desde o Big Bang, a aproximadamente 15 bilhões de anos. Nota-se uma variação na tendência de expansão a aproximadamente 7,5 bilhões de anos.
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Existem grupos de astrônomos que acreditam que esta evidência não é verdadeira, pois num universo mais jovem, as estrelas formadas tinham uma concentração de elementos pesados, os quais são determinantes para a evolução estelar, muito menor do que a encontrada nas estrelas mais jovens. Desta forma, a comparação das supernovas de alto redshift com as supernovas relativamente próximas não garantiria segurança na determinação de magnitudes absolutas, e, desta forma, as distâncias calculadas desta maneira estariam incorretas, invalidando as conclusões baseadas nestas observações.
Exaustivos esforços têm sido feitos para demonstrar que não existem efeitos sistemáticos como este, ou então possíveis interferências causadas por poeira, desviando os valores medidos, de forma que, por enquanto, não foi encontrado nenhum efeito que realmente garanta o erro ou acerto das medidas. De qualquer forma, já existem vários projetos que visam uma sistemática varredura de todo o espaço em busca de um número maior de supernovas observáveis com alto redshift, o que poderia trazer mais confiança às observaçães atuais.
Atualmente, apesar das incertezas quanto as evidências, muitos cosmologistas voltam seus esforços para tentar explicar como deveria ser constituída e quais as propriedades que deveria apresentar a matéria escura de forma a explicar os fatos observados, bem como a evolução temporal que o universo deve ter apresentado para permitir que atualmente sejam observadas tais evidências. Uma primeira teoria já tinha sido proposta por Einstein em 1917, embora tenha sido pensada pelo motivo errado, quando ele propôs a constante cosmológica para possibilitar um universo estático, que era a forma como era imaginado o universo no início do século XX. Esta proposta, atualmente, parece não se adequar de maneira satisfatória, pois mesmo que a constante cosmológica represente uma força contrária a gravitação, necessária para explicar como pode o universo estar se expandindo de forma cada vez mais rápida, esta constante representa uma mesma força, constante com o tempo, ao passo que evidências observacionais indicam que a força que hoje acelera a expansão do universo, já teve um período em que representava uma força negligenciável, pois de outra maneira, estrelas e planetas, bem como galáxias, nunca teriam se formado. Outra proposta existente é baseada na teoria antrópica; segundo a qual, a consciência humana é capaz de questionar as condições necessárias a sua própria existência somente devido ao fato de essas condições serem cumpridas, ou seja, se as condições fossem diferentes, não estaríamos aqui para questionar. Esta proposta, devido ao seu caráter, não encontra grande aceitação entre os físicos.
Existem outras variáveis para a energia escura, conhecidas pelo termo quintessence. As propriedades desta seriam dependentes do tempo, permitindo então a possibilidade de a força exercida pela quintessence ter um comportamento diferente, necessário para coincidir com as evidências observacionais. A quintessence, segundo as teorias, teria sido dominante em um primeiro estágio expansivo do universo, até tempos da ordem de 10-35 segundos, quando então passou a ter menor importância que outras forças existentes, desta forma permanecendo até um tempo recente, relativo a idade do universo, no qual, voltou a tornar-se dominante, começando então a exercer a força necessária para acelerar a expansão do universo.
Uma das formas propostas para a quintessence, foi proposta por Andreas Albrecht e seu estudante Constantinos Skordis. Eles propuseram uma classe de funções de energia ou "potenciais" não lineares para a quintessence, de tal forma, que com uma adequada escolha de parâmetros, a quintessence pode apresentar as características necessárias para apresentar um comportamento adequado à explicação das evidências observacionais. Estes potenciais, apresentam a vantagem de serem funções de primeira ordem somente das constantes físicas c, h e G, respectivamente, a velocidade da luz, a constante de Planck e a constante gravitacional. Segundo eles, a quintessence seria um tipo de energia do vácuo, ligado com a mecânica quântica e a teoria de supercordas, que apresentaria a exótica propriedade de exercer uma força de repulsão, contrária a força gravitacional.
A relação entre teorias que tentam explicar o universo como um todo, e teorias que tentam explicar o mundo microscópico, poderiam representar as raízes de uma teoria unificadora em física, que, a muito tempo, tem sido buscada por diversos físicos. Mas, como seria esperado para uma teoria que se propõe a explicar o destino do universo e a geometria do espaço, fazer a unificação dos mundos quânticos e cosmológico, explicar a massa faltante e a aceleração do universo, e levar a aceitação de uma quinta força fundamental da natureza; seria esperado que se encontrassem problemas. Primeiramente, ninguém sabe o motivo pelo qual a quintessence poderia ter surgido novamente para acelerar a expansão do universo após um longo período de hibernação. Em segundo lugar, e não menos importante, vem o fato de as estimativas feitas para a força exercida por essa possível energia do vácuo serem da ordem de 120 ordens de grandeza maiores do que seriam necessárias para explicar os efeitos observados atualmente; forças desta ordem, seriam suficientes para impedir até mesmo a formação de matéria, o que obviamente, não é o que realmente acontece.
Mesmo com estas questões não bem resolvidas, a quintessence parece ser a melhor teoria que se tem para explicar a expansão acelerada do universo e a geometria do espaço. Esta "energia do vácuo" evoluiu de tal forma que hoje constitui uma das mais desafiadoras das idéias da cosmologia moderna. Nestas teorias, os conceitos de forças fundamentais da natureza, idéias de estrutura do universo, uma possível ligação entre os mundos quântico e cosmológico, e o próprio destino do universo, estão todos envolvidos.
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Referências:
- http://www.astronomytoday.com/cosmology/quintessence.html
- http://www.discover.com/mar_01/featdark.html
- http://focus.aps.org/v5/st8.html
- http://www.jyi.org/issues/currentIssue/features/cull.html
- http://physicsweb.org/article/world/13/11/8/1
- http://www.sciencenews.org/20010407/bob14.asp
- http://www.space.com/scienceastronomy/astronomy/farthest_supernova_010402.html
maRkeRs:
energia,
Energia Escura,
galáxias,
universo
Estudo independente confirma: o destino do Universo é controlado pela Energia Escura
"A Energia Escura atua inibindo o crescimento das galáxias"
Há 10 anos o estudo das supernovas tipo Ia distantes originou a descoberta da energia escura
que é considerada a responsável pela expansão acelerada do Universo. Agora, os cientistas
confirmam a existência dessa misteriosa e repulsiva força, usando uma linha independente de
experimentos e medições.
As novas descobertas fornecem novas e consistentes provas para a teoria geral da relatividade e
stabelecida por Einstein e suportam a idéia que a energia escura é uma propriedade intrínseca e
imutável do vácuo cósmico. Pela primeira vez, os astrônomos observaram claramente
os efeitos da energia escura
nos objetos colapsados mais massivos do Universo (os aglomerados galácticos), usando o
Observatório Chandra de raios-X da NASA. Rastreando como a energia tem i
mpulsionado o crescimento dos aglomerados galácticos e combinando isto com os estudos
anteriores, os cientistas conseguiram as melhores evidências até o momento do que
é a energia escura e qual é o real destino do Universo.
que é considerada a responsável pela expansão acelerada do Universo. Agora, os cientistas
confirmam a existência dessa misteriosa e repulsiva força, usando uma linha independente de
experimentos e medições.
As novas descobertas fornecem novas e consistentes provas para a teoria geral da relatividade e
stabelecida por Einstein e suportam a idéia que a energia escura é uma propriedade intrínseca e
imutável do vácuo cósmico. Pela primeira vez, os astrônomos observaram claramente
os efeitos da energia escura
nos objetos colapsados mais massivos do Universo (os aglomerados galácticos), usando o
Observatório Chandra de raios-X da NASA. Rastreando como a energia tem i
mpulsionado o crescimento dos aglomerados galácticos e combinando isto com os estudos
anteriores, os cientistas conseguiram as melhores evidências até o momento do que
é a energia escura e qual é o real destino do Universo.
A imagem composta à esquerda é a do aglomerado estelar Abell 85, localizado cerca de
740 milhões de anos-luz da Terra. A emissão na cor violeta é originada pelo gás
aquecido a milhões de graus de temperatura que foi detectado pelo observatório de
raios-X Chandra da NASA. As demais cores mostram as galáxias em uma imagem
ótica do SDSS – Sloan Digital Sky Survey. A ilustração à direita mostra flagrantes da
simulação feita por Volker Springel representando o crescimento da estrutura cósmica
quando o Universo tinha, respectivamente, 0,9, 3,2 e 13,7 bilhões de anos de idade.
Essa imagem nos mostra como o Universo evoluiu de uma arquitetura suave para um
estado contendo uma vasta quantidade de estruturas. O crescimento das estruturas
era inicialmente modelado predominantemente pela força atrativa da gravidade.
Esta situação mudou há 5,5 bilhões de anos quando a interferência da força
repulsiva gerada pela energia escura passou a dominar o cenário universal.
Crédito: NASA/CXC/SAO/A.Vikhlinin et al.; Optical - SDSS; Illustração:
MPE/V.Springel
740 milhões de anos-luz da Terra. A emissão na cor violeta é originada pelo gás
aquecido a milhões de graus de temperatura que foi detectado pelo observatório de
raios-X Chandra da NASA. As demais cores mostram as galáxias em uma imagem
ótica do SDSS – Sloan Digital Sky Survey. A ilustração à direita mostra flagrantes da
simulação feita por Volker Springel representando o crescimento da estrutura cósmica
quando o Universo tinha, respectivamente, 0,9, 3,2 e 13,7 bilhões de anos de idade.
Essa imagem nos mostra como o Universo evoluiu de uma arquitetura suave para um
estado contendo uma vasta quantidade de estruturas. O crescimento das estruturas
era inicialmente modelado predominantemente pela força atrativa da gravidade.
Esta situação mudou há 5,5 bilhões de anos quando a interferência da força
repulsiva gerada pela energia escura passou a dominar o cenário universal.
Crédito: NASA/CXC/SAO/A.Vikhlinin et al.; Optical - SDSS; Illustração:
MPE/V.Springel
Os cientistas julgam que a energia escura é uma força repulsiva que domina
o Universo atual. A energia escura supostamente trabalharia contra a
gravidade tentando empurrar a matéria em queda de volta,
expandindo-a e inibindo o crescimento das galáxias. Segundo disse o
astrofísico Alexey Vikhlinin, esses novos resultados reforçam mas não
provam a suspeita de que a energia escura é uma estranha antigravidade
denominada constante cosmológica, que foi uma hipótese concebida
e posteriormente abandonada por Albert Einstein, como “um engano”,
quase um século atrás. Caso isso seja verdade, o Universo está condenado
a se esvaziar (e inflar) e um dia no futuro (algo como 100 bilhões de anos)
todas as galáxias exceto as vizinhas do grupo local mais próximas da
Via Láctea desaparecerão da nossa vista, ou seja, ficarão fora do
“Universo Observável“.
O "Universo Observável" depende do ponto de vista do observador. A Terra
está no centro de uma parte do Universo - aquele que podemos ver. Um
ser de uma civilização extraterrestre vivendo em uma galáxia distante como
a M87 iria ver uma parte distinta do Universo, a parte centrada nele. Em um
Universo com idade estimada em 13,7 bilhões de anos nós só podemos ver
até uma distância de 13,7 bilhões de anos-luz, ou seja, um subconjunto
do Universo. Quanto mais longe vemos, mais voltamos no tempo. A luz
leva 50 milhões de anos para chegar da galáxia M87 até nós e então vemos a
situação da M87 há 50 milhões de anos atrás. O limite observável vai até
quando o Universo tinha 300.000 anos de idade, quando o Universo
tornou-se transparente e os fótons passaram a fluir.O astrofísico Alexey
Vikhlinin e seus colegas do Smithsonian Astrophysical Observatory situado
em Cambridge, Massachusetts, mapeaeam o comportamento do crescimento
de um conjunto de aglomerados galácticos ao longo de bilhões de anos. Esses
aglomerados massivos de poeira e gás cósmico são ligados entre si pela força
da gravidade. Esse time de cientistas analisou as imagens em raios-X desses
aglomerados originadas pelo observatório espacial Chandra de raios-X da NASA
e concluiu que o crescimento dessas complexas e gigantescas estruturas galácticas
tem sido atenuado desde 5,5 bilhões de anos atrás.Esse período de 5,5 bilhões
de anos é de fato um momento crucial na guerra entre a força repulsiva originada
pela energia escura e o puxão atrativo gerado pela força gravitacional. Em outras
palavras o Universo foi inflado de tal forma pela energia escura tornou-se muito
difícil para a gravidade juntar a matéria dos aglomerados galácticos afastados pela
força repulsiva. Dessa forma não só os aglomerados galácticos tiveram seus
crescimentos atrofiados como também a formação de novos aglomerados foi
prejudicada e declinou.
está no centro de uma parte do Universo - aquele que podemos ver. Um
ser de uma civilização extraterrestre vivendo em uma galáxia distante como
a M87 iria ver uma parte distinta do Universo, a parte centrada nele. Em um
Universo com idade estimada em 13,7 bilhões de anos nós só podemos ver
até uma distância de 13,7 bilhões de anos-luz, ou seja, um subconjunto
do Universo. Quanto mais longe vemos, mais voltamos no tempo. A luz
leva 50 milhões de anos para chegar da galáxia M87 até nós e então vemos a
situação da M87 há 50 milhões de anos atrás. O limite observável vai até
quando o Universo tinha 300.000 anos de idade, quando o Universo
tornou-se transparente e os fótons passaram a fluir.O astrofísico Alexey
Vikhlinin e seus colegas do Smithsonian Astrophysical Observatory situado
em Cambridge, Massachusetts, mapeaeam o comportamento do crescimento
de um conjunto de aglomerados galácticos ao longo de bilhões de anos. Esses
aglomerados massivos de poeira e gás cósmico são ligados entre si pela força
da gravidade. Esse time de cientistas analisou as imagens em raios-X desses
aglomerados originadas pelo observatório espacial Chandra de raios-X da NASA
e concluiu que o crescimento dessas complexas e gigantescas estruturas galácticas
tem sido atenuado desde 5,5 bilhões de anos atrás.Esse período de 5,5 bilhões
de anos é de fato um momento crucial na guerra entre a força repulsiva originada
pela energia escura e o puxão atrativo gerado pela força gravitacional. Em outras
palavras o Universo foi inflado de tal forma pela energia escura tornou-se muito
difícil para a gravidade juntar a matéria dos aglomerados galácticos afastados pela
força repulsiva. Dessa forma não só os aglomerados galácticos tiveram seus
crescimentos atrofiados como também a formação de novos aglomerados foi
prejudicada e declinou.
Os diversos cenários do Universo, da esquerda para a direita: contração, expansão
linear e expansão acelerada
linear e expansão acelerada
A cronologia do efeito da energia escura no crescimento dos aglomerados coincide
com as descobertas feitas através da análise das supernovas distantes que haviam
mostrado que a expansão do Universo que esteve desacelerada no passado
remoto passou a se acelerar há 5,5 bilhões de anos atrás. Essas
são duas fases distintas da história do Universo:
com as descobertas feitas através da análise das supernovas distantes que haviam
mostrado que a expansão do Universo que esteve desacelerada no passado
remoto passou a se acelerar há 5,5 bilhões de anos atrás. Essas
são duas fases distintas da história do Universo:
- A era dominada pela matéria
- (a era anterior que findou há 5,5 bilhões de anos)
- A era dominada pela energia escura (a era atual)
A guerra das forças - a energia escura vence a gravidade: situação há 9 bilhões de anos
atrás, há 4 bilhões de anos e hoje.
atrás, há 4 bilhões de anos e hoje.
os resultados obtidos pelas duas técnicas distintas “é um triunfo para a teoria da relatividade
geral de Einstein”, a qual descreve a força gravitacional como uma propriedade intrínseca
da geometria do espaço-tempo do Universo. As descobertas fornecem explicações
alternativas consistentes para a expansão acelerada do Universo e levam os pesquisadores
da ciência cosmológica um passo a frente no entendimento da energia escura.
Visão do Universo desde o big-bang passando pelo momento atual e a
visão do futuro
visão do futuro
O que foi estudado pelos cientistas:
Vikhlinin e seus colegas usaram o observatório espacial de raios-X Chandra para avaliar 86
aglomerados galácticos previamente localizados pelo satélite Rosat (1990-1999). Um dos
conjuntos consistia de 37 aglomerados galácticos distantes cerca de cinco bilhões
de anos-luz. O outro grupo continha 49 aglomerados galácticos distantes cerca de
meio bilhão de anos-luz ou mais próximos.
Suas massas, determinadas pela extensão das imagens de raios-X e seus espectros,
variavam do equivalente a 100 trilhões de vezes a massa do Sol até quintilhões de
massas solares.Os resultados mostram que o incremento de massa dos
aglomerados galácticos ao longo do tempo se alinha com a tese do Universo
dominado pela energia escura. Torna-se mais difícil para os objetos
massivos como os aglomerados galácticos crescer quando o espaço se estica
(infla, expande), devido à energia escura. Vikhlinin e sua equipe viram este
efeito claramente nos dados analisados.
aglomerados galácticos previamente localizados pelo satélite Rosat (1990-1999). Um dos
conjuntos consistia de 37 aglomerados galácticos distantes cerca de cinco bilhões
de anos-luz. O outro grupo continha 49 aglomerados galácticos distantes cerca de
meio bilhão de anos-luz ou mais próximos.
Suas massas, determinadas pela extensão das imagens de raios-X e seus espectros,
variavam do equivalente a 100 trilhões de vezes a massa do Sol até quintilhões de
massas solares.Os resultados mostram que o incremento de massa dos
aglomerados galácticos ao longo do tempo se alinha com a tese do Universo
dominado pela energia escura. Torna-se mais difícil para os objetos
massivos como os aglomerados galácticos crescer quando o espaço se estica
(infla, expande), devido à energia escura. Vikhlinin e sua equipe viram este
efeito claramente nos dados analisados.
Os resultados são notavelmente consistentes com aqueles que medem as
distâncias, revelando que a teoria da relatividade geral se aplica
perfeitamente, como se esperava, em grandes escalas.
distâncias, revelando que a teoria da relatividade geral se aplica
perfeitamente, como se esperava, em grandes escalas.
Comparando os dados do estudo aos modelos de evolução cósmica,
Vikhlinin e equipe constataram que os aglomerados com maior massa
representam apenas 20% do número que deveria existir, hoje, se não existisse
a energia escura no Universo. Os aglomerados galácticos “continuam crescendo, mas
muito devagar”, afirma Vikhlinin.
Vikhlinin e equipe constataram que os aglomerados com maior massa
representam apenas 20% do número que deveria existir, hoje, se não existisse
a energia escura no Universo. Os aglomerados galácticos “continuam crescendo, mas
muito devagar”, afirma Vikhlinin.
Os novos resultados sobre os aglomerados, combinados a outras medições
das supernovas tipo Ia e das microondas cósmicas remanescentes do
Big Bang, oferecem as mais precisas medições já identificadas quanto
à energia escura, diz Vikhlinin.
das supernovas tipo Ia e das microondas cósmicas remanescentes do
Big Bang, oferecem as mais precisas medições já identificadas quanto
à energia escura, diz Vikhlinin.
Estes resultados acarretam conseqüências notáveis para a previsão do destino final
do Universo. Se a energia escura é explicada pela constante cosmológica,
a expansão do Universo continuará acelerando, e a Via-Láctea e sua vizinha
a galáxia de Andrômeda, nunca se fundirão com o aglomerado de Virgem.
Nesse caso, em aproximadamente cem bilhões de anos, todas as outras galáxias
desaparecerão da visão de la Vía Láctea (já unida a Andrômeda em uma só mega-galáxia)
e finalmente, o superaglomerado local de galáxias também se desintegrará.
Os trabalhos de Vikhlinin e seus colegas serão publicados em dois artigos distintos do Universo. Se a energia escura é explicada pela constante cosmológica,
a expansão do Universo continuará acelerando, e a Via-Láctea e sua vizinha
a galáxia de Andrômeda, nunca se fundirão com o aglomerado de Virgem.
Nesse caso, em aproximadamente cem bilhões de anos, todas as outras galáxias
desaparecerão da visão de la Vía Láctea (já unida a Andrômeda em uma só mega-galáxia)
e finalmente, o superaglomerado local de galáxias também se desintegrará.
no exemplar de 10 de fevereiro de 2009 na revista The Astrophysical Journal.
O Centro de Vôo Espacial Marshall da NASA em Huntsville, Alabama, coordena
o programa Chandra para o Conselho da Missão Científica da NASA em Washington. O
Observatório Astrofísico Smithsoniano controla as operações científicas e de vôo do
Chandra a partir de sua base em Cambridge, Massachusetts.
Fontes e referências:
New York Times: Dark Energy Stunts Galaxies’ Growth por DENNIS OVERBYE
Science Daily: Dark Energy Found Stifling Growth In Universe
Chandra press release: Dark Energy Found Stifling Growth in Universe
JD Harrington – Headquarters, Washington – j.d.harrington@nasa.gov
Jennifer Morcone – Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala. –
Jennifer.J.Morcone@nasa.gov
Megan Watzke – Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass. –
cxcpress@cfa.harvard.edu
Jennifer Morcone – Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala. –
Jennifer.J.Morcone@nasa.gov
Megan Watzke – Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass. –
cxcpress@cfa.harvard.edu
NASA, WMAP: Timeline of the Universe
Scientific American: Discovering a Dark Universe – A Q&A with Saul Perlmutter.
Dark energy is pushing the universe apart at an ever faster rate. Astrophysicist Saul
Perlmutter recounts the experimental approaches he took to make that discovery.
Por David AppellScientific American: Dark Forces at Work. Ten years ago two
teams discovered that the universe will expand forever at an ever faster rate, thanks t
o an unseen energy. The leader of one of the groups, Saul Perlmutter, expects that new
observations will soon illuminate the universe’s dark side. Por David Appell
Universe Today: No “Big Rip” in our Future: Chandra Provides Insights Into Dark Energy Dark energy is pushing the universe apart at an ever faster rate. Astrophysicist Saul
Perlmutter recounts the experimental approaches he took to make that discovery.
Por David AppellScientific American: Dark Forces at Work. Ten years ago two
teams discovered that the universe will expand forever at an ever faster rate, thanks t
o an unseen energy. The leader of one of the groups, Saul Perlmutter, expects that new
observations will soon illuminate the universe’s dark side. Por David Appell
por Nancy Atkinson ArXiv.org:
Chandra Cluster Cosmology Project III: Cosmological Parameter Constraints
Autores: A.Vikhlinin, A.V.Kravtsov, R.A.Burenin, H.Ebeling, W.R.Forman,
A.Hornstrup, C.Jones, S.S.Murray, D.Nagai, H.Quintana, A.Voevodkin
A.Hornstrup, C.Jones, S.S.Murray, D.Nagai, H.Quintana, A.Voevodkin
Nature.com Blog: New clues for dark energy
Astro.Iag.Usp: A Inflação (cósmica) aula por Ronaldo E. de Souza
Astro.Iag.Usp: A relatividade geral e a cosmologia aula por Ronaldo E. de Souza
Astro.Iag.Usp: A expansão do Universo aula por Ronaldo E. de Souza
Astro.Iag.Usp: O Big-Bang – aula por Ronaldo E. de Souza
Inovação Tecnológica: Descoberta primeira evidência da existência da Energia Escura
Inovação Tecnológica: Teoria da Energia Escura completa 10 anos
Inovação Tecnológica: Cientistas criam primeira “imagem” da Energia Escura
Inovação Tecnológica: Astrônomos descobrem parte da matéria perdida do Universo
A linha do tempo desde o Big-Bang - representação gráfica da evolução do Universo ao
longo de13,7 bilhões de anos: à esquerda está representado o momento mais cedo que hoje
podemos medir, quando um período de “inflação” produziu uma expansão de crescimento
exponencial no Universo
(o tamanho está representado pela largura vertical da grade ilustrada no infográfico). Nos
bilhões de anos seguintes, a expansão o Universo gradualmente reduziu-se através da
atração gravitacional exercida pela matéria sobre si mesma. Mais a frente a expansão
começou a acelerar-se novamente em decorrência da predominância da energia escura
atuando sobre a expansão do Universo. A radiação de fundo primordial(CMB) detectada
pelo WMAP foi emitida cerca de 380.000 anos após a era da inflação quando o Universo
deixou de ser opaco e tornou-se transparente permitindo que a radiação fluísse livremente.
A assinatura do Universo primordial, anterior aos 380.000 anos, está presente na CMB
que fornece o pano de fundo para o desenvolvimento do Universo.
longo de13,7 bilhões de anos: à esquerda está representado o momento mais cedo que hoje
podemos medir, quando um período de “inflação” produziu uma expansão de crescimento
exponencial no Universo
(o tamanho está representado pela largura vertical da grade ilustrada no infográfico). Nos
bilhões de anos seguintes, a expansão o Universo gradualmente reduziu-se através da
atração gravitacional exercida pela matéria sobre si mesma. Mais a frente a expansão
começou a acelerar-se novamente em decorrência da predominância da energia escura
atuando sobre a expansão do Universo. A radiação de fundo primordial(CMB) detectada
pelo WMAP foi emitida cerca de 380.000 anos após a era da inflação quando o Universo
deixou de ser opaco e tornou-se transparente permitindo que a radiação fluísse livremente.
A assinatura do Universo primordial, anterior aos 380.000 anos, está presente na CMB
que fornece o pano de fundo para o desenvolvimento do Universo.
Crédito:NASA/WMAP Science Team
creditos:
http://eternosaprendizes.wordpress.com/2008/12/23/estudo-independente-confirma-o
-destino-do-universo-e-controlado-pela-energia-escura/
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http://eternosaprendizes.wordpress.com/2008/12/23/estudo-independente-confirma-o
-destino-do-universo-e-controlado-pela-energia-escura/
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