3483: Cálculo que mede a expansão do universo pode estar errado. Descoberta estelar abala a cosmologia

CIÊNCIA/COSMOLOGIA

A equação que mede o ritmo de expansão do universo pode ter de ser repensada. A quantidade de elementos pesados em estrelas sugere que podemos estar a fazer mal as contas sobre a idade do universo.

É um verdadeiro terramoto para o mundo da cosmologia. Uma equipa de astrónomos do Instituto Max Planck registou medições químicas estelares que podem colocar em xeque a forma como se mede a expansão do universo.

Afinal, as estrelas utilizadas para medir a forma como o universo cresce — as super-nova tipo Ia — têm propriedades diferentes do que se julgava. Ao contrário do que se pensava, a quantidade de manganês e ferro obedece a uma taxa fixa, ou seja, não aumenta ao longo do tempo. Isso sugere que existem outras formas de essas super-novas aconteceram — formas desconhecidas para os astrónomos.

Se assim for, a constante de Hubble — a taxa de expansão do universo na equação da Lei de Hubble, que serve para calcular distâncias no universo — pode não ser sempre válida, uma vez que ela parte do princípio que o brilho de todas essas explosões é constante, o que pode não ser verdade. Ou seja, a forma como calculamos a idade do universo e o papel da matéria negra para a expansão do espaço podem não correctos.

O caótico mundo de uma super-nova

Imagine que é um astronauta a vaguear pela Via Láctea e que testemunha a maior explosão a que a humanidade alguma vez assistiu — o trágico fim de uma estrela.  Essa explosão é uma super-nova do tipo Ia, um autêntico berço de alguns dos elementos pesados no universo, como o manganês e o ferro. Foi por isso que estes astrónomos as escolheram para calcular a abundância destes elementos ao longo dos últimos 13 mil milhões de anos.

G299, o resultado de uma super-nova do tipo Ia. Créditos: NASA/CXC/U.Texas

Fizeram-no estudando o espectro emitido pelas estrelas, uma espécie de impressão digital dos corpos luminosos que permite saber que elementos a compõem, uma vez que cada um deles tem uma assinatura. Quanto mais abundante for a quantidade de ferro detectada, mais velha é a estrela. Era como viajar no tempo.

Foi aqui que os astrónomos começaram a encontrar os dados mais surpreendentes. Ao contrário do que esperavam, a proporção de manganês e de ferro era constante ao longo de todos esses anos. Pensava-se que, à medida que o universo envelhecia, a quantidade de manganês aumentaria. Mas afinal não: havia uma constante entre a quantidade de manganês e de ferro. Essa constante verificava-se tanto dentro da Via Láctea como noutras galáxias.

Como pode a química abalar a cosmologia?

Até agora, assumia-se que as super-novas tipo Ia ocorriam quando uma anã branca (os restos mortais de uma estrela como o Sol) que orbitava uma outra estrela, sugando-lhe o hidrogénio à superfície, rebentava ao atingir o limite de massa que conseguia suportar.

Uma ilustração com o modelo actualmente aceite para a criação de uma super-nova do tipo Ia. Créditos: ESA/ATG medialab/C. Carreau

O que é o desvio para o vermelho?

É o limite de Chandrasekhar que, por ser constante, significa que a quantidade de matéria que explode e o brilho provocado pelo fenómeno é sempre o mesmo. Esse valor é usado pelos astrónomos para medir a velocidade a que o universo se está a expandir. Sabendo exactamente o brilho provocado pela explosão de uma super-nova, basta compará-lo ao que é observável na Terra para calcular a distância entre os dois através do desvio para o vermelho.

Calculando a velocidade a que esse desvio para o vermelho ocorre, os astrónomos conseguem saber não só a rapidez com que a galáxia onde a super-nova ocorreu se está a afastar de nós, como também a velocidade de expansão do universo. E é isso que está espelhado na constante de Hubble, um número que reflete a taxa com que o universo continua a crescer.

Acontece que, se a proporção entre a quantidade de manganês e de ferro parece constante ao longo do tempo, é porque podem existir outras formas a partir das quais as super-novas do tipo Ia nascem — formas essas que nada têm a ver com o limite de Chandrasekhar, o que pode significa que o brilho emitido por essas explosões não é sempre o mesmo como se assumia até agora. Logo, não seria cientificamente válido medir o ritmo de expansão do universo a partir de uma fonte de luz que, afinal, não emite sempre o mesmo brilho.

Nada disto é definitivo. Para dar solidez a esta teoria, é preciso que outras equipas científicas cheguem aos mesmos resultados e, entretanto, esperar por eventuais sinais desses fenómenos através da detecção de ondas gravitacionais e por dados de satélite. Para já, no entanto, os cosmólogos vão estar ocupados a pensar mais à frente. E a ponderar o que pode esta descoberta significar para aquilo que sabemos (ou julgamos saber) sobre a história do universo.

Título do artigo alterado às 10h para clarificar as consequências da teoria construída pelos investigadores com base nas medições químicas feitas em 43 estrelas.

Observador
Marta Leite Ferreira
05 Mar 2020, 09:00

 

spacenews

 

3090: Último Nobel da Física rejeita teoria do Big Bang. “Não temos provas sólidas”

CIÊNCIA

James Peebles, vencedor do Prémio Nobel da Física em 2019, rejeita a teoria do Big Bang, considerando que não há provas sólidas que sustentem que foi uma grande explosão que levou à criação do Universo. 

O cientista de 84 anos, reconhecido pelo seu trabalho no campo da Cosmologia e pelas investigações que levou a cabo sobre a radiação cósmica de fundo, rejeita o termo “Big Bang”, considerando “bastante inapropriado”.

“A primeira coisa que é preciso entender sobre o meu campo é que o seu nome – a teoria do Big Bang – é bastante inadequado“, disse James Peebles, que falava num evento de homenagem aos vencedores do Prémio Nobel, que decorreu a semana passa na embaixada sueca de Washington, nos Estados Unidos.

“Tem um significado sobre a noção de um evento e uma teoria que está completamente errada”, continuou, citado pelo jornal ABC, dando ainda conta que, na verdade, não existem provas de quem uma explosão gigante realmente aconteceu.

O Nobel da Física frisou, em entrevista à agência noticiosa AFP, que não se sabe ainda de forma concreta o que aconteceu no início do Universo. “É uma pena que se pense na origem [do Universo], quando, na verdade, não temos uma boa teoria de algo assim”.

“O que temos é uma teoria comprovada da evolução de um estado inicial para o actual, começando desde os primeiros segundos de expansão”, sustentou Peebles.

Estes primeiros momentos, continuou, são testados graças a assinaturas cosmológicas chamadas “fósseis”, baseadas em hélio e outras partículas resultantes do momento em que o Universo era ainda muito quente e denso. Estes momentos foram bem discutidos e avaliados por diferente testes, mas a fase inicial, reiterou, continua a ser um mistério.

Não temos provas sólidas do que aconteceu antes disso. Temos teorias, mas nenhuma delas está comprovada”, disse o professor emérito da Universidade de Princetown.

“Simplesmente não temos evidências experimentais do que realmente aconteceu”, insistiu o Nobel da Física, dando conta que a Humanidade encontra várias teorias ao compará-las com procedimentos experimentais.

Questionado sobre que nome deveria ser utilizado para descrever o momento de origem, Peebles revelou que acabou por se render ao termo comummente aceite.

Rendi-me, uso [o termo] Big Bang. Mas não gosto (…) Durante anos, alguns de nós tentamos, sem sucesso, convencer a comunidade científica a encontrar um termo melhor. Por isso, Big Bang é o melhor que temos. É lamentável, mas toda a gente conhece esse nome. Assim me rendo”, rematou o cientista canadiano.

Em Outubro passado, James Peebles recebeu o Prémio Nobel da Física por descobertas no campo da Cosmologia, que vem a desenvolver desde da década de 1960, especialmente o o arcabouço teórico para explicar o jovem Universo.

ZAP //

Por ZAP
24 Novembro, 2019

 

2946: Crise na Cosmologia. O Universo está a expandir-se muito mais rápido do que pensávamos

CIÊNCIA

(dr) Colaboração TNG Uma simulação de computador da distribuição da matéria no Universo

O Universo está a expandir-se muito mais rápido do que os cientistas previam e a criar uma verdadeira “crise na Cosmologia”. O motivo por trás desta expansão ainda é um mistério.

Uma equipa de cientistas confirmou este problema ao analisar os dados recolhidos através de uma nova tecnologia de telescópio que depende de espelhos que mudam de forma.

De acordo com o artigo científico, publicado recentemente no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, as medições precisas da taxa na qual o Universo se está a expandir não correspondem ao modelo padrão que os cientistas têm usado há décadas.

“É aqui que reside a crise da Cosmologia”, constatou Chris Fassnacht, astrofísico e co-autor do estudo, num comunicado à imprensa e citado pelo Science Alert. Estudos científicos publicados no início deste ano chegaram a conclusões semelhantes.

“Esta incompatibilidade tem crescido e chegou agora a um ponto impossível de ser descartado. A disparidade não poderia ocorrer apenas por acaso“, frisou Adam Riess, cientista vencedor do Prémio Nobel, acrescentando que estas descobertas “podem ser o desenvolvimento mais emocionante da Cosmologia das últimas décadas”.

O mistério da constante Hubble

O Universo está constantemente a crescer. Durante várias décadas, os cientistas tentaram medir a rapidez desse crescimento – um número que ficou conhecido como constante de Hubble.

Os cientistas reúnem a história do Universo através do estudo do brilho da radiação que resta do Big Bang, chamado de fundo cósmico de micro-ondas (CMB). Quando analisam o CMB, os investigadores olham para o passado, para uma luz que viaja a uma velocidade constante.

Com base nessas observações, os cientistas descobriram que, após o Big Bang, o Universo expandiu-se muito rapidamente, e que essa expansão diminuiu à medida que a gravidade da matéria escura recuou. Mas, recentemente, os cientistas encontraram um problema.

As medidas do Universo contemporâneo mostram que se está a expandir muito mais rápido do que aquilo que o modelo padrão prevê. O estudo de Riess, de Abril deste ano, descobriu que o Universo se está a expandir 9% mais rápido do que o previsto pelos cálculos baseados no CMB.

Se estes valores não batem certo, torna-se muito claro que falta uma peça neste puzzle.

Afinal, o Universo é mais novo do que pensávamos

Volvidos mais de 10 mil milhões de anos após a sua formação, o Universo parece ter ainda muito por contar….

Nova tecnologia confirma dilema

Para o mais recente estudo, os cientistas usaram um sistema de espelhos de ponta no telescópio Keck Observatory, no Havai. O dispositivo usa espelhos flexíveis que podem corrigir distorções causadas pela atmosfera da Terra e tornar imagens de objectos no céu extremamente nítidas.

A equipa apontou o telescópio para três sistemas de galáxias brilhantes e altamente activas – chamados quasares – e estudaram-nas com base num processo chamado lente gravitacional, que mede a maneira como a luz é curvada à medida que viaja em orno de objectivos maciços no seu caminho em direcção à Terra.

Um objecto massivo distorce a luz em várias direcções, e isso permite que os cientistas consigam observar versões diferentes e distorcidas do mesmo quasar. Assim, a equipa pode comparar essas imagens de modo a calcular quanto tempo a luz de um quasar demora a chegar até nós, e, desta forma, recolher informações sobre quanto é que o Universo se expandiu durante esse tempo de viagem.

G Chen / C Fassnacht / UC Davs
O sistema quasar

Os novos resultados mostraram, tal como os estudos anteriormente publicados, que o Universo está a expandir mais rápido do que o que o modelo padrão prevê. “Uma diferença na constante de Hubble entre o Universo inicial e o tardio significa que falta algo no nosso modelo padrão actual”, concluiu a astrofísica Sherry Suyu, em comunicado.

A cientista coloca ainda uma hipótese em cima da mesa: “poderia ser uma energia escura exótica, ou uma nova partícula relativista, ou alguma outra nova física ainda por descobrir”.

Os cientistas ainda não sabem qual é a peça que falta neste puzzle, mas há quem culpe a matéria escura, a força invisível e misteriosa que poderia ter acelerado a expansão ao empurrar e sobrecarregar a sua gravidade.

Pode ser que a nova tecnologia de telescópio com base em espelhos nos leve a um modelo cosmológico mais completo do Universo. Até lá, os cientistas prometem não desistir de desvendar este mistério.

ZAP //

Por ZAP
2 Novembro, 2019

 

2710: Medir a massa dos neutrinos pode levar-nos a toda uma nova Física

CIÊNCIA

Image Team / Canva

Quanto pesa um neutrino? Esta é a pergunta que não quer calar e que há anos baralha os números da Física, Cosmologia e da Astrofísica. Agora, uma equipa internacional cientistas chegou mais perto deste valor.

A nova investigação, cujos resultados foram recentemente apresentados na conferência Astroparticle and Underground Physics, que decorreu em Tóquio, no Japão, balizou o valor máximo da massa destas partículas elementares do Universo que, apesar de serem extremamente abundantes – só perdem para os fotões -, são também altamente fugazes e raramente interagem com a matéria – o que dificulta a sua detecção.

De acordo com os cientistas, um neutrino não terá mais do que um electrão-volt (eV) de massa. Este valor, obtido no início do ano devido ao procedimento experimental Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN), reduziu em mais de metade o valor máximo da massa do neutrino que passa assim de 2 eV para 1 eV.

O valor mínimo, por sua vez, está nos 0,02 eV, tendo este número sido definido por outras equipas de cientistas, tal como explicam os autores da investigação em comunicado.

“Estas descobertas em colaboração com o KATRIN reduzem o intervalo de massa anteriormente definido para o neutrino num factor de dois, colocando critérios mais rigorosos sobre a verdadeira massa do neutrino e fornecendo ainda um caminho a seguir para medir definitivamente o seu valor”, explicou Hamish Robertson, cientista do KATRIN e professor emérito de Física na Universidade de Washington, nos Estados Unidos.

“Conhecer a massa do neutrino permitirá que os cientistas respondam a perguntas fundamentais em Cosmologia, Astrofísica e Física de Partículas, tais como a evolução do Universo ou que tipo Física existe para além do Modelo Padrão”, sustentou.

A partícula que não devia ter massa pode levar-nos a uma nova Física

De acordo com o Modelo Padrão que rege o Cosmos, os neutrinos não deviam ter massa, à semelhança do que acontece com os fotões. Na verdade, estas partículas elementares que atravessam o nosso corpo a cada segundo sem notarmos são um “buraco” nesta teoria que pode obrigar à criação de uma nova Física para explicar a sua massa.

Existem várias fontes de neutrinos – o próprio Big Bang, morte de uma estrela numa grande explosão, interacção das radiações cósmicas com a atmosfera terrestre, entre outros -, mas a grande maioria destas partículas chega à Terra oriunda do Sol.

Foi em 1930 que foi pela primeira vez proposta a existência dos neutrinos. Mais tarde, em 1956, os cientistas conseguiram levar a cabo detecções destas partículas.

Mais foi necessário quase mais meio século para contrariar o Modelo Padrão: em 2001, dois detectores – o Super-Kamiokande, no Japão, e o Observatório de Neutrinos de Sudbury, no Canadá -, mostraram que estas partículas tem uma massa diferente de zero, avanço científico que foi reconhecido posteriormente, em 2015, com o Prémio Nobel da Física.

@NobelPrize

Torn between identities – tau-, electron- or myon-neutrino? Neutrino means ”small neutral one” in Italian #NobelPrize

A definição exacta do valor da sua massa está agora mais perto e, de acordo com os cientistas, quando este feito for alcançado, pode ser necessário criar uma nova Física. “Resolver a massa do neutrino levar-nos-ia a um admirável mundo novo para criar um novo Modelo Padrão”, disse Pedro Doe, cientista da Universidade de Washington, que também participou na nova investigação.

Contudo, e ainda de acordo com o cientista, o conhecimento não ficará apenas pelo valor da massa. Na verdade, este valor permitirá descobrir muito mais sobre estas estranhas partículas que há anos tiram o sono à comunidade científica.

“Os neutrinos são pequenas partículas bizarras (…) São tão omnipresentes e há muito que podemos aprender depois de terminar esse valor”, rematou.

Todo este “mundo novo” ganha mais força caso se venha a descobrir que existem regras desconhecidas que também governam o Universo.

O Modelo Padrão pode não ser suficiente para a bizarria dos neutrinos.

SA, ZAP //

Por SA
25 Setembro, 2019