Estudo diz que o Universo não está acelerando rapidamente como se pensava

Uma equipe liderada por astrônomos da Universidade do Arizona de astrônomos descobriu que tipo de supernovas, comumente usadas para medir distâncias no universo estão caindo em populações distintas não reconhecida antes; os resultados têm implicações para a nossa compreensão de quão rápido o universo tem expandido desde o Big Bang.

Certos tipos de supernovas (estrelas em explosão) são mais diversificadas do que se pensava, segundo a descoberta de uma equipe de astrônomos da Universidade do Arizona. Os resultados, relatados em dois artigos publicados no Astrophysical Journal, tem implicações para grandes questões cosmológicas, tais como o quão rápido o universo tem expandido desde o Big Bang.

Mais importante ainda, os resultados sugerem a possibilidade de que a aceleração da expansão do universo não pode ser muito mais rápida que os livros dizem.

A equipe, liderada pelo astrônomo Peter A. Milne da UA, descobriu esse tipo de supernovas Ia, que têm sido considerada tão uniforme que os cosmólogos usaram como "faróis" cósmicos para sondar as profundezas do universo, na verdade diminuem em diferentes populações. Analogamente, é como se em uma amostragem de uma seleção de 100 watts de lâmpadas na loja de ferragens, descobri-se que elas variam de brilho.

"Descobrimos que as diferenças não são aleatórios, mas levam a separação de supernovas Ia em dois grupos, onde o grupo que é a minoria perto de nós são na maioria a grandes distâncias — e, portanto, quando o universo era mais novo," disse Milne, um astrônomo associado com o departamento de astronomia da UA e Observatório Steward. "Há diferentes populações lá fora, e elas não foram reconhecidas. O grande pressuposto tem sido que, como você vai de perto para longe, as supernovas tipo Ia serão as mesmas. O que não parece ser o caso."

A descoberta lança nova luz sobre a vista atualmente aceita do universo se expandindo a um ritmo mais rápido e mais rápido, separado por uma força mal compreendida, chamada energia escura. Esta opinião é baseada em observações que resultaram no prêmio Nobel de física de 2011 atribuído a três cientistas, incluindo o aluno da UA Brian P. Schmidt.

Os laureados do Prêmio Nobel descobriram independentemente que muitas supernovas aparecerem mais fracas do que o previsto porque elas tinham movido mais distante da terra do que  deveriam ter feito, se o universo se expandisse no mesmo ritmo. Isto indica que a taxa na qual estrelas e galáxias se movem uma longe da outra está aumentando; em outras palavras, algo foi empurrando o universo distante mais rápido e mais rápido.

"As supernovas distantes devem ser como aquelas nas proximidades porque elas se parecem entre si, mas como elas são mais fracas do que o esperado, isso levou as pessoas a concluírem que elas estão mais longe do que o esperado, e isto, por sua vez, levou à conclusão de que o universo está se expandindo mais rápido do que no passado."

Milne e seus co-autores — Ryan J. Foley da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, Peter J. Brown na Texas A&M University e Gautham Narayan do National Optical Astronomy Observatory, ou NOAO, em Tucson — observaram uma grande amostra de supernovas Ia em luz ultravioleta e visível. Para seu estudo, eles combinaram as observações feitas pelo telescópio espacial Hubble com aquelas feitas pelo satélite Swift da NASA.

Os dados coletados com o Swift foram cruciais porque as diferenças entre as populações — ligeiras mudanças para o vermelho ou o espectro azul — são sutis em luz visível, que tinha sido usada para detectar o tipo de supernovas Ia anteriormente, mas tornou-se evidente apenas através de observações  no ultravioleta do Swift.

"Estes são grandes resultados,", disse Neil Gehrels, investigador principal do satélite Swift, que foi co-autor do primeiro artigo. "Estou encantado com o fornecimento de observações que o  Swift nos deu, que foram feitas em direção a um objetivo científico que é completamente independente da missão primária. Ele demonstra a flexibilidade do nosso satélite para responder rapidamente aos novos fenômenos".

"A percepção de que havia dois grupos de supernovas tipo Ia começou com dados do Swift," disse Milne. "Então passamos por outros conjuntos de dados para ver se poderíamos ver o mesmo. E encontramos a tendência a estar presente em todos os outros conjuntos de dados."

"Enquanto voltamos no tempo, vemos uma mudança na população de supernovas," acrescentou. "A explosão tem algo diferente, algo que não salta para fora de você quando você olha na luz óptica. Mas vemos esse algo no ultravioleta."

"Como ninguém percebeu isso antes, todas estas supernovas foram jogadas no mesmo barril. Mas se você olhar para 10 nas proximidades, aquelas 10 vão ser em média mais vermelhas do que uma amostra de 10 supernovas distantes."

Os autores concluem que algumas das acelerações relatada do universo podem ser explicadas por diferenças de cor entre os dois grupos de supernovas, deixando menos aceleração do que inicialmente relatado. Isso exigiria, por sua vez, menos energia escura do que atualmente se supunha.

"Estamos propondo que nossos dados sugerem que pode haver menos energia escura do que o conhecimento de livros didáticos, mas não podemos pôr um número nisso," disse Milne. "Em nosso artigo, as duas populações de supernovas foram tratadas como a mesma população. Para obter a resposta final, que você precisa fazer todo esse trabalho novamente, separadamente para a população vermelha e para a população azul."

Os autores apontam para que mais dados precisam ser coletados antes que cientistas possam compreender o impacto sobre as medidas atuais da energia escura. Cientistas e instrumentos no Arizona vão fazer artigos importantes destes estudos, de acordo com Milne. Estes incluem projetos liderados pelo NOAO; o grande telescópio de levantamento sinóptico, ou LSST, cujo espelho primário foi produzido na UA; e uma câmera construída por Imaging Technology Lab do UA para o telescópio super LOTIS em Kitt Peak a sudoeste de Tucson. O LOTIS é um super telescópio robótico que irá usar a nova câmera para acompanhamento de explosões de raios gama — o "clarão" de uma supernova — detectado por Swift.

Mais informações: As frações de mudanças de tipo Ia Supernova NUV Subclasses ópticas com desvio para o vermelho, Peter A. Milne et al 2015, ApJ 803 20 DOI: 10.1088/0004-637X/803/1/20

Referência do jornal: Astrophysical Journal  

Fornecido por Universidade do Arizona 

Traduzido e adaptado de: Phys