Astronomia

Acelerando a expansão do universo e vela padrão

Acelerando a expansão do universo e vela padrão


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Estrelas recentes (e supernova de vela padrão), afaik, contêm mais elementos pesados ​​do que estrelas mais antigas. Como conseqüência, eu acho, estrelas recentes e supernovas deveriam ser ligeiramente mais escuras do que estrelas mais antigas? Se a frase anterior for verdadeira, a supernova Ia ligeiramente mais turva aparecerá como se estivesse mais distante, levando à conclusão de que o universo está se expandindo mais rapidamente. A medição da taxa de expansão do universo e da "energia escura" inclui essa possibilidade na computação?


Acredita-se que a maioria das supernovas do tipo Ia surjam da detonação termonuclear de anãs brancas que são compostas quase inteiramente de carbono e oxigênio.

Essas anãs brancas são os núcleos de estrelas de massa relativamente baixa que viveram suas vidas, passaram por estágios de queima de hidrogênio e hélio no núcleo, deixando para trás núcleos degenerados de carbono / oxigênio que se tornam anãs brancas resfriadas após o envelope externo ter sido eliminado durante ramo gigante e fases da nebulosa planetária. Como tal, sua composição, pelo menos de primeira ordem, é quase independente da composição inicial da estrela a partir da qual foram formados. Ou seja, mesmo que a estrela progenitora tivesse um conteúdo inicial de metal muito baixo, a anã branca produzida ainda seria quase exclusivamente uma mistura de carbono / oxigênio, que tinha uma massa Chandrasekhar semelhante e um potencial explosivo semelhante.

É bem conhecido, entretanto, que nem todas as supernovas do tipo Ia são iguais. Há muito se sabe que suas curvas de luz são sutilmente diferentes e há um fator de alongamento chamado que pode ser aplicado para obter uma magnitude de pico "corrigida". a.k.a A relação largura-luminosidade.

Mais recentemente, percebeu-se que as supernovas do tipo Ia poderiam surgir tanto de acreção quanto de fusões e há evidências claras de que a quantidade de Ni radioativo varia de explosão para explosão. Um artigo muito recente de Milne et al. (2015), no entanto, desafiou a visão da independência da metalicidade. Eles afirmam que há duas populações de SNe tipo Ia, conectadas com a metalicidade do progenitor, e que essas populações se tornam mais aparentes em redshift alto quando observando a emissão ultravioleta de repouso. A essência de suas conclusões é de fato, como sua pergunta supõe, que isso pode ajudar a melhorar (mas não eliminar) a necessidade de energia escura.


A descoberta da expansão acelerada do universo

Um dos desenvolvimentos mais importantes da cosmologia foi a descoberta, no final do século XX, da expansão acelerada do universo. Este resultado implicava que cerca de 70% da densidade de energia do universo era composta de alguma substância exótica que recebeu o nome de "energia escura". Esta descoberta foi anunciada em dois artigos publicados quase simultaneamente: Riess et al. (1998) e Perlmutter et al. (1999).


Prêmio Nobel de Física concedido por Acelerar a Expansão do Universo

A expansão do universo está se acelerando, e isso provavelmente é impulsionado pela energia escura, uma misteriosa força repulsiva. Três astrônomos ganharam o prêmio Nobel na terça-feira por suas pesquisas sobre estrelas em explosão, ou supernovas, que levaram a essa profunda conclusão cosmológica. Eles são Saul Perlmutter do Lawrence Berkeley National Laboratory em Berkeley, Califórnia, Brian P. Schmidt da Australian National University em Weston Creek, Austrália, e Adam G. Riess do Space Telescope Science Institute e Johns Hopkins University em Baltimore, Maryland. Sua descoberta se baseou fundamentalmente na espectroscopia usando o Observatório W. M. Keck e seu espectrógrafo LRIS, no período de 1995 a 1997.

Perlmutter, Schmidt e Riess eram membros de duas equipes concorrentes que estavam estudando as supernovas mais distantes. Foi demonstrado que essas supernovas Tipo Ia são & # 8220 velas padrão & # 8221 e podem, portanto, produzir distâncias cosmológicas relativamente precisas. Os espectros de Keck dos candidatos a supernovas extremamente distantes foram essenciais para indicar que são do Tipo Ia e para determinar o desvio para o vermelho, ou sua velocidade vista da Terra, da galáxia que hospeda a supernova. Foram os desvios para o vermelho e as distâncias de um número modesto de supernovas distantes que revelaram que a expansão do universo não estava diminuindo, como fora previsto, mas na verdade estava inexplicavelmente se acelerando. A expansão acelerada do Universo, relatada pela primeira vez em 1998, foi confirmada pelos dois grupos separados. Essa expansão cosmológica acelerada e a hipótese de que ela é impulsionada pela energia escura agora se tornou uma das áreas de estudo mais importantes da astronomia e da física hoje.

Na época, & # 8220Estávamos um pouco assustados & # 8221 Schmidt disse. Medições cosmológicas subsequentes confirmaram que cerca de 70% do universo em massa ou energia consiste nessa força antigravitacional chamada energia escura.

Na verdade, Albert Einstein introduziu esse comportamento bizarro com um fator de correção em suas equações em 1917 para estabilizar o universo contra o colapso. Mais tarde, ele abandonou essa ideia, e então a considerou seu maior erro. & # 8220Cada teste que fizemos saiu perfeitamente alinhado com a constante cosmológica original de Einstein & # 8217 em 1917 & # 8221 Schmidt disse.

Nos anos desde então, os três astrônomos, junto com seus colaboradores, compartilharam uma série de prêmios, incluindo o Prêmio Shaw de Astronomia, por essa pesquisa inovadora.

Perlmutter, que liderou o Supernova Cosmology Project fora de Berkeley, receberá metade do prêmio de 10 milhões de coroas suecas (US $ 1,4 milhão). A outra metade será compartilhada entre o Dr. Schmidt, líder do rival High-Z Supernova Search Team, e Riess, que foi o principal autor do artigo de 1998 no The Astronomical Journal, no qual o resultado da energia escura foi publicado pela primeira vez. Eles receberão seus prêmios em Estocolmo no dia 10 de dezembro.

& # 8220O reconhecimento pelo Comitê Nobel da importância deste trabalho valida o enorme valor para a nossa sociedade da astronomia óptica / infravermelha baseada em terra & # 8221 disse Taft Armandroff, Diretor do Observatório W. M. Keck. & # 8220Ao fazer nossos dois telescópios Keck e seus instrumentos funcionarem com o melhor desempenho, a ciência transformacional como a de Saul Perlmutter, Brian Schmidt e Adam Riess acontece. & # 8221

O Observatório W. M. Keck opera dois telescópios ópticos / infravermelhos de 10 metros no cume do Mauna Kea na Ilha Grande do Havaí. Os telescópios gêmeos apresentam um conjunto de instrumentos avançados, incluindo imageadores, espectrógrafos de múltiplos objetos, espectrógrafos de alta resolução, espectroscopia de campo integral e um sistema óptico adaptativo de estrela guia a laser líder mundial. O Observatório é uma organização privada 501 (c) 3 sem fins lucrativos e uma parceria científica do California Institute of Technology, da University of California e da NASA.


SN Tipo Ia e Universo em Aceleração

e realmente traz à tona uma pergunta incômoda que eu tenho há algum tempo. Pode o tipo Ia SN ser verdadeiramente considerado como "velas padrão" para apoiar as observações aceleradas do universo?

É afirmado no atrículo que o SN tênue tem uma quantidade menor de Ni radioativo. É possível que isso tenha um efeito sobre o brilho geral? Eu pergunto isso porque, no início do universo, o conteúdo de "metal" era menor. Isso pode ter um efeito na "física da explosão?" Uma menor metálica seria esperada para o distante SN tipo Ia que levou à conclusão de um universo em aceleração.

A edição de setembro de 2006 da Astronomia traz isso à tona, mas não entra em detalhes.

# 2 Taqyon

Interessante - isso jogaria algumas coisas em sua cabeça, para dizer o mínimo.

No entanto, acho que algumas distâncias das supernovas do tipo 1a foram confirmadas usando outros meios - tornando seguro assumir que as propriedades de TODAS 1a são as mesmas.

Talvez as propriedades espectroscópicas da nova sejam consideradas um fator junto com a quantidade de energia liberada para chegar ao valor da distância.

# 3 HaleBopper

No entanto, acho que algumas distâncias das supernovas do tipo 1a foram confirmadas usando outros meios - tornando seguro assumir que as propriedades de TODAS 1a são as mesmas.

Não é a distância que eu estava chegando. Supondo que a distância esteja 100% correta, será que ainda não sabemos tudo sobre SNs em geral que os SNs muito distantes foram mais escuros do que o esperado? Daí a conclusão de que o universo está se acelerando? Em outras palavras, esses SNs do tipo Ia podem se comportar como deveriam no início do universo (já que estamos olhando para um passado distante)?

Acontece que eu aceito que o universo está se acelerando, mas pensei em obter a opinião das pessoas sobre isso. Alimentos para embora, por assim dizer.

# 4 Taqyon

Certamente o desvio para o vermelho é usado em vez do brilho para determinar a taxa de partida.

Portanto, o princípio de aceleração do seu universo não é afetado pelo fato de que as supernovas antigas tinham menos metais e, portanto, não eram tão brilhantes.

Por favor, tenha paciência se eu entendi mal, não sou tão qualificado quanto a maioria das pessoas aqui, mas adoro um bom converstation!

# 5 HaleBopper

# 6 Taqyon

# 7 Inkswitch

# 8 HaleBopper

Eu conheço a teoria. Estou me referindo aos níveis de "metal" já presentes antes de ir para SN.

Por exemplo, se nosso sol fosse uma anã branca companheira, e com seu "alto conteúdo de metal", fosse SN, seria mais luminoso do que outro SN de anã branca "pobre em metal" no universo primitivo?

# 9 Taqyon

# 10 HaleBopper

# 11 VanJan

# 12 StupendousMan

O artigo da S & ampT também me fez concorrer como referência. Pelo que li em várias fontes, o Ni radioativo é um produto da explosão, não um elemento inicial da própria anã branca pré-supernova. Qualificador: Eu sou apenas um leigo interessado em astrofísica, então, por favor, tome qualquer coisa que eu opinar com uma dose muito saudável de metais básicos.

O níquel em um SN Ia é produzido durante as reações termonucleares descontroladas que causam a explosão. A composição química da estrela quando ela se formou a partir do meio interestelar tem muito pouco efeito sobre isso. Lembre-se, o (muito provável) precursor de um Tipo Ia é uma anã branca, na qual o carbono e o oxigênio produzidos por reações de fusão na estrela dominam a composição.

A mistura química original da estrela pode ter pequenos efeitos no surgimento da supernova, devido à sua absorção e dispersão da luz à medida que a energia produzida pela explosão luta para sair pelas camadas externas da estrela. Os astrônomos que fazem modelos de supernovas incluem esses pequenos efeitos em seus modelos, e os observadores das supernovas estão cientes da possibilidade de que pequenas mudanças na composição inicial podem causar mudanças sistemáticas no aparecimento de SNe Tipo Ia em diferentes redshifts.

É um assunto complicado e não sabemos todas as respostas, mas estamos cientes das perguntas e trabalhando nelas.

# 13 astrotrf

Sinto muito por entrar neste tópico tarde, não consigo imaginar como o perdi antes. mas como não parece haver uma resolução neste tópico, pensei em pular.

O objetivo das observações distantes do tipo Ia SNe era verificar se a expansão do Universo é constante ao longo do tempo, esse é o resultado que todos esperavam ver.

Para fazer isso, você não pode usar o redshift para medir as distâncias ao SNe, porque usar o redshift para calcular a distância pressupõe que a taxa de expansão sempre foi constante. Portanto, deveria haver um método, independente do desvio para o vermelho, para determinar a distância.

O tipo Ia SNe pareceu uma boa escolha, pois pensa-se que todos têm o mesmo brilho. Portanto, os brilhos desses SNe foram medidos, suas distâncias foram calculadas a partir do brilho, e isso levou ao resultado que a taxa de expansão do Universo não é constante, mas está, de fato, acelerando (e vem fazendo isso há vários bilhões de anos).

Como o OP sugeriu, essa observação é inteiramente dependente do tipo Ia SNe, de fato, ser velas padrão confiáveis. Se não fosse esse o caso, a interpretação dessas observações seria posta em dúvida.

No entanto, há outras observações que também apóiam a ideia de um universo em aceleração, não menos importante das quais é a medição do satélite WMAP da radiação cósmica de fundo.


AGNs como uma nova vela padrão?

Não. Uma vela padrão não tem os mesmos bastões de cera rosa vermelha, verde, azul, amarela e onipresente que decoram seu bolo de aniversário todos os dias. Até agora, uma vela padrão significava uma estrela variável Cefeida & # 8211 ou mais recentemente & # 8211 uma supernova Tipo 1a. Mas algo novo acontece quase todos os dias na astronomia, não é? Portanto, comece a pensar em como um núcleo galáctico ativo pode ser usado para determinar a distância & # 8230

& # 8220Distâncias precisas para objetos celestes são a chave para estabelecer a idade e densidade de energia do Universo e a natureza da energia escura. & # 8221 diz Darach Watson (et al). & # 8220A medida de distância usando núcleos galácticos ativos (AGN) tem sido procurada por mais de quarenta anos, pois eles são extremamente luminosos e podem ser observados a distâncias muito grandes. & # 8221

Então, como isso é feito? Como sabemos, os núcleos galácticos ativos são o lar de buracos negros supermassivos que liberam radiação poderosa. Quando essa radiação ioniza nuvens de gás próximas, elas também emitem sua própria assinatura de luz. Com ambas as emissões na faixa dos telescópios de coleta de dados, tudo o que & # 8217s precisava é uma forma de medir o tempo que leva entre o sinal de radiação e o ponto de ionização. O processo é chamado de mapeamento de reverberação.

& # 8220Nós usamos a relação estreita entre a luminosidade de um AGN e o raio de sua região de linha larga estabelecida por meio de mapeamento de reverberação para determinar as distâncias de luminosidade para uma amostra de 38 AGN. & # 8221 diz Watson. & # 8220Todas as medidas de distância confiáveis ​​até agora foram limitadas a redshift moderado & # 8212 AGN irá, pela primeira vez, permitir que distâncias sejam estimadas em z

4, onde variações da energia escura e teorias da gravidade alternativa podem ser sondadas. & # 8221

O diagrama AGN Hubble. O indicador de distância de luminosidade = pF é traçado como uma função do redshift para 38 AGN com medições H lag. No eixo direito, a distância de luminosidade e o módulo de distância (m-M) são mostrados usando a distância das flutuações de brilho da superfície até o NGC3227 como um calibrador. A melhor cosmologia atual é traçada como uma linha sólida. A linha não se ajusta aos dados, mas segue claramente os dados. Cosmologias sem componentes de energia escura são representadas em linhas tracejadas e pontilhadas. O painel inferior mostra o logaritmo da razão dos dados em comparação com a cosmologia atual no eixo esquerdo, com os mesmos valores, mas em magnitudes à direita. A seta vermelha indica a correção para extinção interna do NGC3516. A seta verde mostra onde NGC7469 ficaria usando a estimativa de atraso revisada. NGC7469 é nosso maior valor discrepante e acredita-se que seja um exemplo de um objeto com uma defasagem identificada incorretamente.

A equipe não realizou sua pesquisa & # 8220 levemente & # 8221. Significa cálculos cuidadosos usando fatores conhecidos e repetindo os resultados com outras variáveis ​​incluídas na mistura. Mesmo incerteza & # 8230

& # 8220A dispersão devido à incerteza de observação pode ser reduzida significativamente. Uma grande vantagem do AGN é que eles podem ser observados repetidamente e a distância de qualquer objeto pode ser substancialmente refinada. & # 8221 explica Watson. & # 8220O limite máximo da precisão do método dependerá de como o BLR (região de emissão de linha larga) responde às mudanças na luminosidade da fonte central. A atual relação raio-luminosidade estreita indica que o parâmetro de ionização e a densidade do gás estão próximos da constante em nossa amostra. & # 8221

Na primeira vela padrão, descobrimos que o Universo estava se expandindo. No segundo, descobrimos que estava acelerando. Agora, estamos olhando para trás, para apenas 750 milhões de anos após o Big Bang. O que o amanhã trará?


Uma vela padrão é um objeto astronômico de magnitude absoluta conhecida. Eles são extremamente importantes para os astrônomos, pois medindo a magnitude aparente do objeto, podemos determinar sua distância usando a fórmula:

Onde m é a magnitude aparente do objeto, M é a magnitude absoluta do objeto, e d é a distância até o objeto em parsecs.

As velas padrão mais comumente usadas em astronomia são estrelas Cefeidas Variáveis ​​e estrelas RR Lyrae. Em ambos os casos, a magnitude absoluta da estrela pode ser determinada a partir de seu período de variabilidade.

As supernovas do tipo Ia também são normalmente classificadas como velas padrão, mas na realidade são mais padronizável velas, uma vez que nem todas têm o mesmo brilho máximo. No entanto, as diferenças em seus picos de luminosidade estão correlacionadas com a rapidez com que a curva de luz diminui após o máximo de luz por meio da relação luminosidade-taxa de declínio e podem ser transformadas em velas padrão corrigindo esse efeito.

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O UNIVERSO ACELERANTE

Por menor que seja a densidade crítica, a quantidade de matéria no universo parece ser ainda menor do que a densidade crítica. A quantidade de matéria aglomerada em aglomerados e superaglomerados contribui com apenas 30% da densidade crítica. O que fornece o resto da massa (ou energia, já que E = mc 2)? Os fótons fornecem energia, mas todos os fótons do universo, do Fundo Cósmico da Microonda, da luz das estrelas, da tela do seu computador e de todas as outras fontes, fornecem muito menos de um por cento da densidade crítica. O resto da densidade crítica é fornecida por alguma forma de energia (ou massa, já que m = E / c 2) que é distribuída suavemente por todo o universo, em vez de ser agrupada em aglomerados e superaglomerados. Esta misteriosa forma de energia é chamada energia escura.

  • A energia escura tem uma densidade de aproximadamente 70% da densidade crítica. (Ou seja, uma densidade de massa de 6 x 10 -27 quilogramas por metro cúbico ou, de forma equivalente, uma densidade de energia de 6 x 10 -10 joules por metro cúbico.)
  • A energia escura não emite luz (daí o nome SOMBRIO energia).

(2) A expansão do universo atualmente parece estar se acelerando.

Então, como os astrônomos vão determinar se a expansão do universo está acelerando ou diminuindo? A taxa atual de expansão é dada pela constante de Hubble (H0) Para encontrar a constante de Hubble, você pode plotar a distância (d) das velas padrão como uma função de sua velocidade de recessão (v). Se o gráfico resultante tiver uma inclinação rasa (ou seja, se as galáxias com grande velocidade de recessão têm uma distância relativamente pequena), então o universo está se expandindo rapidamente e H0 é grande. Por outro lado, se o gráfico de distância em função da velocidade de recessão tem uma inclinação acentuada, então o universo está se expandindo lentamente e H0 é pequeno.

Mas H0 nos diz a rapidez com que o universo está se expandindo agora, como podemos saber com que rapidez o universo estava se expandindo no passado? Lembre-se, `` um telescópio é uma máquina do tempo ''. A velocidade de uma galáxia extremamente distante nos diz o quão rápido o universo estava expandindo no momento em que a luz que observamos foi emitida, talvez bilhões de anos atrás, quando o universo era muito mais jovem (e pode ter se expandido muito mais rápido ou mais devagar). Se um gráfico de distância em função da velocidade de recessão tem uma inclinação mais rasa em grandes velocidades de recessão, então o universo estava se expandindo mais rapidamente no passado do que está agora. Se um gráfico de distância versus velocidade de recessão for mais íngreme em grandes velocidades de recessão, então o universo estava se expandindo mais lentamente no passado. (Esta descrição verbal, eu percebo, pode ser um pouco confusa - uma olhada na Figura 28-17 do livro deve tornar as coisas mais claras.)

  • Resultado: supernovas distantes têm redshifts ligeiramente menor do que fariam se a expansão do universo não fosse acelerada.
  • Dedução: o universo estava se expandindo mais devagar no passado do que agora.
  • Especulação: a aceleração da expansão é causada pela pressão da energia escura.

(3) A aceleração do universo pode ser causada por uma constante cosmológica.

  • uma densidade de energia (que achata o universo)
  • uma pressão (que acelera a expansão do universo)

Quando Einstein introduziu pela primeira vez a constante cosmológica em 1917, ele a considerou um feio artifício matemático. (Ele achava que isso prejudicava a elegante simplicidade de suas equações.) Quando Hubble apontou, cerca de uma década depois, que o universo era não estático, Einstein alegremente descartou a constante cosmológica.

Agora, no entanto, a aceleração do universo fez com que os cientistas tirassem a constante cosmológica de Einstein do sótão e a espanassem. Além disso, onde Einstein pensava na constante cosmológica como um "fator de correção" puramente matemático, os físicos modernos encontraram uma realidade física por trás dela. A constante cosmológica, de acordo com as leis da mecânica quântica, poderia representar a energia e pressão do vácuo. Na física newtoniana clássica, o vácuo é totalmente vazio e, portanto, não pode ter energia ou pressão. No mundo da mecânica quântica, entretanto, os vácuos não são totalmente vazios. No espaço aparentemente vazio, pares de partículas e antipartículas estão constantemente sendo criados, apenas para se aniquilarem um com o outro pouco tempo depois. Prótons e antiprótons, nêutrons e anti-nêutrons, elétrons e anti-elétrons (também chamados de pósitrons) - eles estão constantemente surgindo do nada, apenas para serem destruídos uma minúscula fração de segundo depois. Esses pares virtuais de partículas, como são chamadas, fornecem energia e pressão durante o curto período de sua existência.


Acelerando a expansão do universo e vela padrão - Astronomia

O universo está se expandindo, conforme descrito pela primeira vez por Edwin Hubble em 1929. Ele descobriu que a luz de fontes distantes foi deslocada em direção à extremidade vermelha do espectro. Isso indicou que as ondas de luz foram "esticadas" durante sua jornada para a Terra, e a razão para isso é que todo o universo foi "esticado" em uma quantidade correspondente à medida que se expandia. Agora, 80 anos depois, esse desvio para o vermelho foi confirmado várias vezes. O que os astrônomos queriam determinar era a taxa na qual a expansão estava diminuindo devido à atração gravitacional de toda a matéria do Universo. Usando uma supernova Tipo 1A como vela padrão, vários astrônomos passaram 10 anos pesquisando essa questão. O que eles descobriram em 1998 foi surpreendente. Em vez de desacelerar a taxa de expansão, estava acelerando com o tempo. Isso foi baseado nas explosões de uma supernova Tipo 1A a partir da qual a luz foi emitida entre 1 e 10 bilhões de anos atrás, e os resultados iniciais vieram de dois grupos de pesquisa independentes.

Essas observações foram corroboradas várias vezes desde 1998, e há fortes evidências disso nos projetos WMAP e SDSS, conforme discutido na parte anterior desta seção Antecedentes das Microondas Cósmicas (ver menu à esquerda). O modelo que melhor se ajusta para observação é o modelo Lambda / Cold Dark Matter (ou & # 0076CDM). Isso dá contribuições de energia escura, matéria escura e matéria bariônica que estão em estreita concordância com valores derivados de outras maneiras. Lambda (& # 0076) aqui é a constante cosmológica e representa o componente de energia escura que causa a expansão do Universo. Matéria escura fria indica que a matéria escura neste modelo se move em velocidade baixa, não relativística, que não emite energia eletromagnética (fótons) e não interage com a matéria bariônica, exceto através da gravidade. Este modelo também faz previsões sobre o tamanho do Universo que se encaixam bem com a teoria da inflação.

Existem muitos modelos que tentam explicar a expansão acelerada devido à energia escura: uma constante cosmológica, quintessência ou alguma forma de energia fantasma. Os dados WMAP mais recentes de sete anos tendem a indicar uma constante cosmológica. À medida que o Universo se expande, a densidade média da matéria escura diminui. A densidade média da energia escura, que é homogeneamente distribuída e tem pressão negativa, ou seja, é repulsiva, tende a se manter constante. Enquanto a energia equivalente média da matéria no Universo excedeu a densidade média da energia escura, a expansão do Universo desacelerou. Em algum ponto, atualmente considerado cerca de cinco a sete bilhões de anos atrás, a energia equivalente média da matéria no Universo caiu abaixo da energia escura, então o efeito repulsivo causou o início da expansão.


As 'velas padrão' do Universo são fusões de anãs brancas

Uma pequena seção da imagem do Subaru Deep Field mostrando algumas das galáxias e supernovas usadas no estudo. Crédito: NAOJ

(PhysOrg.com) - A maior pesquisa até agora sobre estrelas explodindo distantes está dando aos astrônomos novas pistas sobre o que estão por trás das supernovas Tipo Ia que eles usam para medir distâncias através do cosmos.

Essas explosões estelares ajudaram os astrônomos a concluir, há mais de uma década, que a energia escura está acelerando a expansão do universo. Mas o que os causou foi um mistério. Muitos astrônomos pensavam que as estrelas anãs brancas estavam extraindo matéria de suas companheiras estelares normais e ficando tão gordas que explodiram.

Mas o novo estudo de astrônomos americanos, israelenses e japoneses usando os telescópios Subaru e Keck no Havaí sugere que muitas, senão a maioria, das supernovas Tipo Ia resultam quando duas estrelas anãs brancas se fundem e se aniquilam em uma explosão termonuclear.

& # 147A natureza desses eventos em si é mal compreendida e há um debate acirrado sobre como essas explosões se inflamam & # 148, disse Dovi Poznanski, um dos principais autores do artigo e pós-doutorado na Universidade da Califórnia , Berkeley e Lawrence Berkeley National Laboratory.

& # 147O objetivo principal desta pesquisa era medir as estatísticas de uma grande população de supernovas em uma época bem inicial, para dar uma olhada nos possíveis sistemas estelares & # 148, disse ele. & # 147A fusão de duas anãs brancas pode explicar bem o que estamos vendo. & # 148

Poznanski, estudante de graduação da Universidade de Tel-Aviv Or Graur e seus colegas relatarão suas descobertas na edição de outubro de 2011 da revista Avisos mensais da Royal Astronomical Society (MNRAS).

Os resultados não colocam em risco a conclusão de que a expansão do universo está se acelerando, disse o co-autor Alex Filippenko, professor de astronomia da UC Berkeley.

& # 147Contanto que Tipo Ias explodam da mesma maneira, não importa qual seja sua origem, seus brilhos intrínsecos devem ser os mesmos, e as calibrações de distância permaneceriam inalteradas, & # 148 ele disse.

Evidências de que as supernovas Tipo Ia são causadas pela fusão de duas anãs brancas, a chamada teoria da dupla degeneração vem se acumulando nos últimos dois anos, com base em pesquisas do Telescópio Espacial Hubble e outros.

& # 147A maré está definitivamente mudando, e estes são os melhores dados até agora para apoiar a teoria da dupla degeneração, & # 148 Filippenko disse.

Anãs brancas são estrelas densas e compactas formadas a partir de estrelas normais como o Sol, uma vez que exaurem seu combustível nuclear e se comprimem sob seu próprio peso.

A nova e maior pesquisa já feita usando o telescópio Subaru no Havaí acumulou uma amostra de 150 supernovas distantes que explodiram entre 5 e 10 bilhões de anos atrás.

A descoberta, quando combinada com pesquisas anteriores de supernovas Tipo Ia mais próximas, sugere que os astrônomos pesquisando supernovas Tipo Ia podem estar vendo uma mistura de degenerados simples e duplos.

& # 147Não há boas respostas ainda, e pode ser que estejamos vendo uma mistura dos dois tipos de explosões & # 148 Poznanski disse.

Embora a natureza de duas faces das supernovas Tipo Ia ainda permita que sejam usadas como velas calibráveis ​​para medir distâncias cósmicas, Filippenko disse, isso pode afetar as tentativas de quantificar em detalhes a história da taxa de expansão do universo. As diferenças sutis entre os modelos de degeneração simples e dupla podem introduzir um erro sistemático que precisaremos levar em consideração. & # 148

A equipe descobriu que as supernovas Tipo Ia eram cinco vezes mais comuns de 5 a 10 bilhões de anos atrás do que hoje, provavelmente porque havia mais estrelas jovens naquela época evoluindo rapidamente para anãs brancas. Além disso, este estudo permitiu que a equipe determinasse com mais precisão a produção de ferro ao longo do tempo cósmico, já que as supernovas do Tipo Ia criam ferro por meio de reações nucleares quando explodem.

Para encontrar sua amostra distante, a equipe internacional de astrônomos explorou o enorme poder de coleta de luz do Telescópio Subaru e da Suprime-Camera nº 146 em quatro ocasiões distintas. Eles apontaram o telescópio terrestre, localizado no topo do vulcão Mauna Kea do Havaí & # 146, em direção a um único campo no céu que era aproximadamente do tamanho da lua cheia. Cada corrida rendeu cerca de 40 supernovas entre 150.000 galáxias.

Em seguida, eles usaram os telescópios Keck em Mauna Kea para observar as galáxias onde essas explosões ocorreram. Essas observações foram cruciais para apontar a distância desses eventos.

Observações futuras com a Hyper Suprime-Camera, que será montada no telescópio Subaru, poderão descobrir amostras de supernovas ainda maiores e mais distantes para testar esta conclusão.


Ondulações cósmicas confirmam a aceleração do universo

Quatro anos atrás, cosmologistas surpreenderam seus colegas ao anunciar que o universo parece estar se expandindo a uma velocidade cada vez maior - e que uma misteriosa força antigravitacional deve estar empurrando. Desde então, outros cientistas buscaram em vão evidências de que a aceleração inesperada pudesse ser uma ilusão. Agora, um consórcio internacional de astrônomos confirmou a descoberta original com uma abordagem completamente diferente.

A descoberta original e o novo estudo refletem as duas estratégias diferentes que os cientistas usam para mapear a estrutura e a geometria de cantos remotos do universo. Uma é pegar uma "vela padrão" - um objeto de brilho conhecido - e então calcular sua velocidade medindo o quanto o desvio para o vermelho "estica" sua luz enquanto atravessa o universo. Os anúncios de 1998 de que a expansão do universo está se acelerando (Ciência, 30 de janeiro de 1998, p. 651) baseou-se nesta técnica, usando estrelas em explosão apelidadas de supernovas do tipo IA como velas padrão. Supernovas distantes retrocedem mais lentamente do que o esperado, descobriram os pesquisadores, sugerindo uma aceleração cósmica.

O novo trabalho, realizado por uma equipe de 27 pessoas de 14 instituições em todo o mundo, tem uma abordagem muito diferente que explora a aglomeração do universo. A equipe começou relativamente perto de casa, calculando as variações no agrupamento dentro de um enorme enxame de galáxias próximas. Essas variações podem ser rastreadas até as ondulações no pós-brilho do big bang, a radiação cósmica de microondas, diz o líder do estudo George Efstathiou, do Instituto de Astronomia de Cambridge, no Reino Unido. Comparando as variações modernas no agrupamento com as ondulações antigas na radiação cósmica de microondas, a equipe calculou quanta matéria deve ser espalhada pelo cosmos para transformar as ondulações primordiais em aglomerados multigalácticos à medida que o universo envelhece.

Os resultados, publicados na edição de 21 de fevereiro da Avisos mensais da Royal Astronomical Society, adicione peso à ideia de um universo em aceleração. First, they confirm earlier findings that the universe is flat, but they indicate that there is only a third as much matter as is needed to create that flatness. This means that the remaining two thirds is what cosmologists call dark energy. "Dark energy has this strange property that it's essentially repulsive," explains Max Tegmark, a cosmologist at University of Pennsylvania in Philadelphia. "It pushes everything away and makes the universe accelerate faster and faster."

The case that the universe is accelerating is "compelling," says Tegmark, "but it certainly hasn't been established beyond any reasonable doubt." That should come with future generations of cosmic microwave background measurements, he says.


Assista o vídeo: Como sabemos que o Universo está EXPANDINDO? E o que é energia escura? Minuto da Física (Novembro 2022).