Jan 12

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

3 comentários

  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

    • 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

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