O aglomerado de galáxias Abell 1689 é famoso pela forma como ele se curva de luz em um fenômeno chamado de lente gravitacional. Estudo do cluster revelou segredos sobre como a energia escura molda o universo. Crédito: NASA, ESA, E. Jullo (JPL / LAM), P. Natarajan (Yale) e JP. Kneib (LAM)
O universo está se expandindo - e ele está fazendo isso com a mesma velocidade em todas as direções, de acordo com novas medições que parecem confirmar o modelo padrão da cosmologia.
O astrofísico Jeremy Querida, da Universidade de Colorado Boulder chegaram a esta conclusão depois de empregar uma estratégia de pesquisa conhecido como "cosmologia em tempo real", que procura as pequenas mudanças no universo que ocorrem em escalas de tempo humanas.
A idéia de "cosmologia em tempo real" foi proposto em dois artigos separados por Alan Sandage, em 1962, e pela Harvard astrofísico Avi Loebin 1998. A possibilidade de ver os redshifts de fontes de mudança em tempo real, é assim chamado o "Test Sandage-Loeb" .
"Cosmologia em tempo real oferece novas maneiras de observar o universo, incluindo algumas observações e testes cosmológicos que não pode ser feito de outra forma," Querida disse Space.com via e-mail.
Os pesquisadores descobriram em 1998 que o universo está se expandindo a um ritmo acelerado - um fenômeno surpreendente acredita-se ser devido a uma força misteriosa chamada energia escura . Os cientistas não sabem muito sobre a energia escura, a não ser que seja uma propriedade do vácuo. Em uma tentativa de compreender a energia escura, os pesquisadores estão fazendo uma grande variedade de testes cosmológicos e construção de novos telescópios e instrumentos.
"Este trabalho pretende saber se a expansão de hoje - que é dominado pela energia escura - é o mesmo em todas as direções", disse Querido.
Para fazer as medições, Darling usou dados coletados anteriormente por outros pesquisadores sobre o movimento de objetos extra-galácticos no céu.
Os dados permitiram-lhe concluir que a expansão cósmica é realmente isotrópica - em outras palavras, a mesma em todas as direções - com uma margem de erro de 7 por cento.
"As restrições vão melhorar com futuras dados da missão Gaia ", disse Loeb, que não esteve envolvido no estudo.
Sonda Gaia A Agência Espacial Europeia, que lançou em dezembro passado, foi projetado para criar um mapa tridimensional da Terra Via Láctea , mapeando os movimentos de cerca de 1 bilhão de objetos. Este trabalho deve expandir dramaticamente o tamanho da amostra disponível atualmente para Darling e outros pesquisadores.
Universo "congelado"
Tradicionalmente, a maioria das observações cosmológicas tratar o universo como congelado no tempo: com idade fixo, fixo distâncias e propriedades fixas. Então, para ver a história do universo, os cientistas devem olhar para objetos semelhantes em diferentes distâncias.
Uma vez que a velocidade da luz é finita, os observadores ver objetos mais distantes como existiram em tempos cosmológicos anteriores. A estratégia tradicional é, assim, a desenvolver uma amostra estatística de "sondas" cosmológicos ao longo do tempo para estudar como tudo nas mudanças do universo e evolui.
Há uma exceção a esta abordagem estatística, no entanto: a radiação cósmica de fundo (CMB), a chamada "primeira luz" que sobraram do Big Bang que criou o universo 13,8 bilhões anos atrás.
"Ela surge a partir de uma única vez que mostra um instantâneo bastante completa do universo naquele instante", disse Querido. "Mas a CMB também é tratado como estática." [ Radiação Cósmica de Fundo: Big Bang Relic Explicada (Infográfico) ]
Cosmologia em tempo real, no entanto, toma um rumo diferente, contando com a idéia de que "agora" é um tempo de mudança.
"Se vivêssemos por tempo suficiente, queremos ver objetos se afastando para longe de nós, cada vez menor e mais fraco com a distância, e acelerando", disse Querido. "Gostaríamos de ver o turva CMB como novas peças da última superfície de espalhamento - o horizonte de luz -. Recuaram Veríamos gravidade no trabalho, fazendo com que grandes estruturas de galáxias e aglomerados de galáxias a entrar em colapso e vazios se expandir.
"Basicamente, qualquer propriedade observável deve mudar em tempo real, se pudéssemos assistir por muito tempo, ou [se] podemos medir as coisas (posições, velocidades) com extrema precisão."
Medições cosmologia em tempo real são observações "brutos" que não dependem de modelos ou amostras estatísticas.
"Eu poderia pegar minha galáxia favorito e vê-lo acelerar, diminuir e escurecer, uma vez que se afasta, revelando diretamente o aspecto dinâmico do universo", disse Querido.
E, acrescentou, cosmologia em tempo real poderia ajudar a encontrar respostas para as perguntas mais básicas, mas importantes sobre o cosmos, como se o universo está girando, a natureza da energia escura e as massas de estruturas de grande escala do Universo .
Confirmações observacionais
Enquanto os futuros instrumentos deve dar cosmologia em tempo real um grande impulso, já é possível fazer grandes descobertas usando essa estratégia, disse Querida.
"Astrometria de precisão - a medição da posição dos objetos no céu - pode ser feito agora, tanto em comprimentos de onda de rádio, com interferometria de base muito longa, principalmente o Very Long Baseline Array , e comprimentos de onda ópticos - a missão Gaia ", disse ele. "A aceleração pode ser medido diretamente com 30 metros [98 pés] telescópios ópticos e com o rádio futuro quilômetro quadrado Array [na Austrália e África do Sul]." [ 10 Telescópios maiores na Terra: Como eles medir-se ]
E, acrescentou, os dados do quadro Celestial Reference Internacional já oferecem uma maneira cedo para testar os modelos e teorias da cosmologia em tempo real. O ICRF é a estrutura pesquisadores usam para calibrar suas medidas de onde os objetos estão no céu.
"Ele é usado para monitorar a rotação da Terra e suas oscilações e falhas", disse Querido. "Uma rede de rádio-brilhante quasares são monitorados regularmente usando interferometria de base muito longa, e tem sido por décadas. As medições das posições destes quasares são tão precisos que podem ser utilizados para todos os tipos de ciência auxiliar ".
Há certas limitações, embora - como precisão na redshift e astrometria, e os erros sistemáticos associados a medição precisa.
"Acelerações são esperados para ser menos de 1 centímetro por segundo ao ano, e astrometria precisa ser cerca de 1 microarcsecond por ano", disse Querido. "O próximo passo é atingir o limite de corrente VLBI [interferometria de muito longa linha de base] e, em seguida, começar a usar o Gaia, o que é provável que aconteça em três a cinco anos."
Loeb chama o trabalho "original e interessante." No entanto, diz ele, "no contexto mais amplo de dados cosmológicos, pode-se utilizar a radiação cósmica de fundo a concluir que a expansão é isotrópico para melhor a 0,001 por cento, ou então veríamos as variações de temperatura em todo o céu que são maiores do que os observados. "
Querida reconhece que isso é verdade, mas argumenta que a temperatura CMB como observado depende apenas da quantidade total de expansão que ocorreu entre o momento em que a luz foi emitida e quando foi observado.
"Ele não pode ser usado para medir a taxa de expansão de hoje (ou em qualquer outro momento)", disse Querido. "Ele pode, no entanto, dizer-nos sobre o, integrado história anisotropia geral (ou seja, que o universo crescer mais em uma dimensão do que o outro, uma vez que era 300 mil anos de idade, fazendo com que uma parte do céu parece mais frio / mais vermelho do que o outro). "
Mais importante ainda, Darling disse, cosmologia em tempo real permite que os pesquisadores fazem "novas medidas do universo para testar a nossa compreensão teórica. Esta é a forma como as novas descobertas são feitas. É bom ver que o universo como observado hoje comporta-se e apoia a paradigma cosmológico atual e não causa nenhum conflito com a CMB ".
Sua pesquisa foi aceito para publicação na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society.
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