Holicow, esta discrepância é séria!

Qual é de facto a taxa de aceleração da expansão do Universo? O Nobel da Física de 2011 considera que a diferença matemática entre os diferentes processos de medição pode significar que uma nova Física, complementar do modelo-padrão da Física quântica, espreita entre os resultados.

A Teoria do Big-Bang tem um modelo-padrão do muito grande, com uma parametrização da Expansão (nas equações com a letra grega Lambda), infere a formação de matéria-escura fria que apenas interage com a gravitação (Cold Dark Matter) e por isso se chama Lambda Cold Dark Matter Model.
Créditos do diagrama: Alex Mittelmann / Coldcreation

Ficou estabelecido por todos os métodos de medição da expansão do Universo que esta existe e que está a acelerar.

Mas, dos 4 métodos usados, surge um par concordante mas… depois é que se torna muito interessante: temos 1 método a afastar as coisas mais depressa do que esse dupleto e um outro a afastar as coisas, também cada vez e sempre mais depressa, mas a uma taxa mais moderada.

A Taxa de aceleração é a Constante de Hubble, que se denota por Ho.

Aqui a palavra “constante” deve ser lida como um conceito mas não tomada à letra.
A taxa provavelmente foi diferente ao longo da idade muito longa do Universo, se fossemos mais em detalhe.


Os Métodos:

1) As velas-padrão da escada das cefeidas e das supernovas tipo I-a (pronunciar 1 da numeração romana e a letra a), que estiveram na base das observações de 2 equipas independentes que culminaram no Nobel da Física de 2011.
Resultado Ho: 73.24

2) Sistemas de Quasares: Holicow do Projecto COSMOGRAIL, da Royal Astronomical Society, imagens multiplicadas de quasar por efeito de lente gravitacional forte.
Resultado Ho: 71.9

3)Telescópio Espacial Planck, medições da radiação de fundo de microondas:
Resultado Ho: 67.3 entretanto constrangido para 66.93

4) Uma combinação de 3 fontes: Oscilações Acústicas Bariónicas (BAO) das Galáxias e da floresta Lyman-alfa comparadas com o rácio de deutério primordial.
Resultado Ho: 66.98

Os métodos refinaram desde 2011 a sua precisão e em todos se notou uma diminuição da incerteza, vulgo da margem de erro.

Galáxia de Andrómeda a Infra-vermelho. A vizinha gigante foi usada por Edwin Hubble em 1929 para calibrar a sua distância através das velas-padrão das estrelas Cefeidas. O rácio periódico dos picos de luminosidade destas estrelas tinha sido calculado por Henrietta Levitt, a Astrofísica que morreu antes de receber um muito merecido Prémio Nobel da Física.
Créditos: Spitzer Space Telescope. Imagem editada pelo autor.

A constante de Hubble é uma aceleração que combina Km/s com uma distância cósmica, o parsec.

Assim quando dizemos que a aceleração do Universo é ~70 Km/s ^-1 Mpc ^-1 estamos a dizer que o Universo se expande a cerca de 70 Km por segundo por cada 3.26 milhões de anos-luz que escalamos quando observamos objectos cada vez mais longe.

Se um objecto está 326 milhões de anos luz mais longe (e mais atrás no tempo) do que outro como o vimos da Terra, o que está mais longe afasta-se de nós a 7 mil Km por segundo mais depressa do que o mais próximo.

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Façamos uma pausa para respirar, é descomunal e é deslumbrante, o Universo onde vivemos! A partir de um minúsculo rochedo que reflecte um azul bonito enquanto orbita uma estrela anã amarela.

E é dinâmico e divertido, este Universo.

Vai revelando a sua natureza, as suas propriedades físicas, mas parece que num jogo cheio de sentido de humor com as pessoas curiosas, e então com os astrofísicos, uns curiosos quase obsessivos, a parada aumenta, e de que maneira.

O Professor Adam Riess, Nobel da Física de 2011, acha esta discrepância de medições “muito séria.”

Calculou-a como se tratasse dum controlo de qualidade duma fábrica de altas tecnologias e achou um diagrama com um sino algo relevante, um sigma 3.4

É um nível de confiança ainda baixo, não é uma descoberta (só com sigma 5) e as discrepâncias podem ser atribuídas a erros estatísticos ou a erros “ancilários” (das capacidades dos telescópios) já que os erros sistemáticos foram deveras constrangidos a limites estreitos.

Na prática ainda é como se fosse atirarmos 10 vezes uma moeda e acontecer sair cara 9 vezes seguidas e coroa 1 vez. Tem um nível de confiança muito aquém do exigido para ser uma descoberta.

Mas um sigma (σ) 3.4 faz duas coisas aos físicos. Por um lado enfatizam que NÃO é uma descoberta mas, por outro, há que confessar, o sinal σ 3.4 fica logo debaixo de olho, presta-se a inusitada atenção, e é o tópico principal das conversas de corredor, do auditório e da cafetaria dos bastidores internacionais da astrofísica.

É que, para esta discrepância existir, e se esta aumentar o nível de confiança com mais observações e mais métodos (como com a descoberta das ondas gravitacionais) para poder descartar ser apenas um soluço da digestão estatística, então as hipóteses que a podem explicar abrem novos horizontes à Física.

Adiantaram-se 2 especulações:

1) Existirá uma partícula ainda não descoberta que será da 4ª geração (que também ainda não existe) das partículas da matéria: o neutrino estéril que, teoricamente, interage apenas através da Gravitação.

2) A Matéria-escura e as suas interacções. Sabemos que este tipo de matéria interage apenas pela Gravitação, mas terá sido sempre assim? Coloca-se a hipótese especulativa extraordinária dela ter interagido directamente com a matéria normal (a bariónica) quando o Universo era pouco maior do que uma bola de futebol.

O Universo hoje é gigantesco, cresce cada vez mais depressa e os cientistas estão a tentar perceber como ele era quando tinha o tamanho duma bola dum jogo divertido de jogar.

Como poderão entender não é fácil.

Mas é fascinante!

A expansão do Universo segundo uma interpretação artística. A Taxa de aceleração desta expansão tem vindo a aumentar, embora tenha registado épocas mais moderadas, de acordo com o modelo consensual da Teoria do Big Bang.
Créditos: NASA

4 comentários

Passar directamente para o formulário dos comentários,

    • Enio Jorge Malema on 31/01/2018 at 13:31
    • Responder

    Nelson Cabral se pronuncie

    • Manel Rosa Martins on 15/01/2018 at 02:49
    • Responder

    Caro Nelson Cabral,

    Aquilo que o Nelson acredita, ou não, é totalmente irrelevante.

    A Ciência não se faz de crenças, de acreditarmos nisto ou naquilo.

    Faz-se de observações, de experiências, de revisão pelos pares e por todo um método, chamado científico.

    Uma Teoria em Ciências é um corpo de conhecimento constantemente refinado e confirmado pelas experiências, observações e revisão por equipas independentes.

    Leia as dezenas de vezes que já explicamos isto antes de comentar de forma tão pouco estruturada.

    Tem porventura observações diferentes a relatar?

    Se não as tem, convido-o a ler as que existem, podendo por exemplo começar com um curso de introdução à astronomia.

    Ou mais simples ainda, quando vê as estrelas de noite há espaço escuro entre elas, como explica essa observação?

    Cumprimentos

  1. Não acredito na Teoria do Big Bang.
    Acho uma teoria muito religiosa, muito Cristã.
    Do tipo…….. e um belo dia Deus criou o Universo ………por uma grande explosão.
    E o Criacionismo aconteceu
    Nossos cientistas ainda são muito religiosos e levam consigo uma visão Teísta sobre Ciências.
    Como sou 100% Ateu, entendo que o Universo foi criado espontaneamente e sem a necessidade de um Projetista Inteligente.
    Acredito em Multiverso, onde bilhões de Universos existem e foram criados com diferentes características e com diferentes Constantes Cosmologicas.
    E que a Vida floresceu em bilhões de planetas e com as mais variadas formas de Seres Vivos.
    E com formação baseada nos diferentes arranjos dos Elementos Químicos da Tabela Periódica que conhecemos e das Tabelas que existem e que ainda não conhecemos e nem temos ideia de novos Elementos Químicos que devem existir.
    Basta olharmos para nosso próprio planeta, onde hoje existem mais de 8 milhões de diferentes espécies, as quais evoluíram Darwinianamente. baseados no Elementos Químicos existentes neste canto de nossa galáxia.
    O mesmo deve ocorrer em outros mundos, mas com diferentes combinações.
    Devemos pensar numa solução diferente da solução da Teoria do Big Bang para a formação dos Universos.
    Eu tenho uma !

    1. É irrelevante se acredita ou não.

      O que me parece importante realçar é a sua confusão sobre a Teoria do Big Bang.
      A Teoria do Big Bang é sobre a Evolução do Universo, e não sobre a sua criação.

      Você não pode ter qualquer teoria, porque uma teoria é algo comprovado inúmeras vezes por muitos grupos de cientistas ao redor do mundo.
      O Nelson pode ter uma ideia. Mas pelo seu comentário, nem ideia deve ser. Deve ser somente uma crença pessoal. Aquilo em que o Nelson acredita, baseado em confusões sobre o que é a Teoria do Big Bang.

      O Multiverso é somente especulação.

      Quanto à parte da Astrobiologia, é o que tem maior probabilidade lógica.

      abraços

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