Graças a dados de uma supernova ampliada, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Minnesota usou com sucesso uma técnica inédita para medir a taxa de expansão do Universo.
Seus dados fornecem informações sobre um debate de longa data no campo da astronomia e podem ajudar os cientistas a determinar com mais precisão a idade do Universo e entender melhor o cosmos.
Crédito: Patrick Kelly, Universidade de Minnesota
O trabalho é dividido em dois artigos, publicados na Science, uma das principais revistas acadêmicas revisadas por pares do mundo, e no The Astrophysical Journal, uma revista científica de astrofísica e astronomia revisada por pares.
Na astronomia, existem duas medidas precisas da expansão do Universo, também chamada de "constante de Hubble". Um é calculado a partir de observações próximas de supernovas, e o segundo usa a "radiação cósmica de fundo", ou radiação que começou a fluir livremente pelo Universo logo após o Big Bang.
No entanto, essas duas medições diferem em cerca de 10%, o que causou amplo debate entre físicos e astrônomos. Se ambas as medições forem precisas, isso significa que a teoria atual dos cientistas sobre a composição do universo está incompleta.
"A grande questão é se há um possível problema com uma ou ambas as medições. Nossa pesquisa aborda isso usando uma maneira independente e completamente diferente de medir a taxa de expansão do Universo", disse Patrick Kelly, principal autor de ambos os artigos e professor assistente da Faculdade de Ciências e Engenharia.
A equipe conseguiu calcular esse valor usando dados de uma supernova descoberta por Kelly em 2014 – o primeiro exemplo de supernova com imagens multiplicadas, o que significa que o telescópio capturou quatro imagens diferentes do mesmo evento cósmico. Após a descoberta, equipes de todo o mundo previram que a supernova reapareceria em uma nova posição em 2015, e a equipe da Universidade de Minnesota detectou essa imagem adicional.
Essas múltiplas imagens apareceram porque a supernova foi gravitacionalmente fotografada por um aglomerado de galáxias, um fenômeno em que a massa do aglomerado dobra e amplia a luz. Usando os intervalos de tempo entre as aparições das imagens de 2014 e 2015, os pesquisadores conseguiram medir a constante de Hubble usando uma teoria desenvolvida em 1964 pelo astrônomo norueguês Sjur Refsdal que antes era impossível de colocar em prática.
As descobertas dos pesquisadores não resolvem absolutamente o debate, disse Kelly, mas fornecem mais informações sobre o problema e aproximam os físicos de obter a medição mais precisa de quão antigo é o Universo.
"Nossa medição está em melhor acordo com o valor da radiação cósmica de fundo, embora - dadas as incertezas - não descarte a medição da escada de distância local", disse Kelly. "Se as observações de futuras supernovas que também são gravitacionalmente fotografadas por aglomerados produzirem um resultado semelhante, então isso identificaria um problema com o valor atual da supernova, ou nossa compreensão da matéria escura do aglomerado de galáxias."
Usando os mesmos dados, os pesquisadores descobriram que alguns modelos atuais de aglomerado de galáxias de matéria escura foram capazes de explicar suas observações das supernovas. Isso permitiu que eles determinassem os modelos mais precisos para as localizações da matéria escura no aglomerado de galáxias, uma questão que há muito atormenta os astrônomos.
Esta pesquisa foi financiada principalmente pela NASA através do Space Telescope Science Institute e da National Science Foundation.
Fonte: twin-cities.umn.edu
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