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Lentes cósmicas descobrem expansão mais rápida do universo
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HE0435-1223, localizado no centro desta imagem de campo-largo, está entre os cinco melhores quasares ampliados por lentes descobertos até à data. A galáxia no plano da frente cria quatro imagens distribuídas quase uniformemente do quasar distante em seu redor. ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.

 

Usando galáxias como lentes gravitacionais gigantes, um grupo internacional de astrônomos, com o auxílio do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, fez uma medição independente de quão rápido o Universo se está a expandir. A recém-medida velocidade de expansão, para o Universo local, é consistente com achados anteriores. Estes estão, no entanto, em discordância intrigante com medições do Universo primitivo. Isto sugere um problema fundamental no cerne da nossa compreensão do cosmos.
A constante de Hubble - a velocidade a que o Universo se está a expandir - é um dos parâmetros fundamentais que descrevem o nosso Universo. um grupo de astrônomos da colaboração H0LiCOW, liderado por Sherry Suyu (associada ao Instituto Max Planck de Astrofísica na Alemanha, ao ASIAA em Taiwan e à Universidade Técnica de Munique), usou o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e outros telescópios espaciais e terrestres para observar cinco galáxias a fim de chegar a uma medição independente da constante de Hubble.
A nova medição é completamente independente - mas está em excelente concordância - de outras medições da constante de Hubble no Universo local que usaram variáveis Cefeidas e supernovas como pontos de referência.
No entanto, o valor medido por Suyu e sua equipa, bem como aqueles medidos usando Cefeidas e supernovas, são diferentes da medição obtida pelo satélite Planck da ESA. Mas há uma distinção importante - o Planck mediu a constante de Hubble para o Universo jovem, observando o fundo de micro-ondas cósmico.
Embora esse valor para a constante de Hubble, determinado pelo Planck, encaixe com a nossa compreensão atual do cosmos, os valores obtidos pelos diferentes grupos de astrônomos para o Universo local estão em desacordo com o nosso modelo teórico aceite do Universo. "A velocidade de expansão do Universo começa agora a ser medida de maneiras diferentes e com tanta precisão que as discrepâncias reais podem apontar para uma nova física para lá do nosso conhecimento atual do Universo," elabora Suyu.
Os alvos do estudo foram galáxias massivas posicionadas entre a Terra e quasares muito distantes - núcleo de galáxias incrivelmente luminosas. A luz dos quasares mais distantes é dobrada pelas grandes massas das galáxias como resultado de lentes gravitacionais fortes. Isto cria várias imagens do quasar de fundo, algumas manchadas em arcos estendidos.
Dado que as galáxias não criam distorções perfeitamente esféricas no tecido do espaço e que as galáxias "lente" e os quasares não estão perfeitamente alinhados, a luz das diferentes imagens do quasar de fundo segue caminhos com comprimentos ligeiramente diferentes. Uma vez que o brilho dos quasares muda ao longo do tempo, os astrônomos podem ver as diferentes imagens cintilarem em momentos diferentes, os atrasos entre elas dependendo das distâncias que a luz tem que percorrer. Estes atrasos estão diretamente relacionados com o valor da constante de Hubble. "O nosso método é a maneira mais simples e direta de medir a constante de Hubble, pois só usa geometria e a Relatividade Geral, sem outras suposições," explica o vice-líder Frédéric Courbin da EFPL, Suíça.
Usando as medições precisas dos atrasos de tempo entre as várias imagens, bem como modelos de computador, a equipe conseguiu determinar a constante de Hubble com uma precisão incrivelmente alta: 3,8%. A equipe H0LiCOW determinou o valor, para a constante de Hubble, de 71,9±2.7 quilômetros por segundo por megaparsec. Em 2016, cientistas usaram o Hubble para determinar um valor de 73,24±1,74 km/s/Mpc. Em 2015, o satélite Planck da ESA mediu a constante com a mais alta precisão até agora e obteve um valor de 66,93±0,62 km/s/Mpc. "A medição precisa da constante de Hubble é um dos 'prêmios' mais cobiçados da investigação astrofísica atual," destaca o membro da equipa Vivien Bonvin, da EPFL, Suíça. E Suyu acrescenta: "A constante de Hubble é crucial para a astronomia moderna, pois pode ajudar a confirmar ou a refutar se a nossa imagem do Universo - composta por energia escura, matéria escura e matéria normal - está realmente correta ou se nos falta algo fundamental."

 
 
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