Este gráfico ilustra a relação período-luminosidade Cefeida, que os cientistas usam para calcular o tamanho, a idade e a taxa de expansão do Universo. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
Quão rápido o nosso Universo está se expandindo? Ao longo das décadas, houve diferentes estimativas usadas e acalorados debates sobre essas aproximações, mas agora os dados do Telescópio Espacial Spitzer forneceram a medida mais precisa até agora da constante Hubble, ou a taxa na qual nosso universo está se distanciando. O resultado? O Universo está ficando maior um pouco mais rápido do que se pensava anteriormente.
O valor recentemente refinado para a constante Hubble é de 74,3 mais ou menos 2,1 quilômetros por segundo por megaparsec.
A estimativa mais anterior veio de um estudo do Telescópio Espacial Hubble, com 74,2 mais ou menos 3,6 quilômetros por segundo por megaparsec. Um megaparsec é de aproximadamente 3 milhões de anos-luz.
Para fazer as novas medições, os cientistas da Spitzer examinaram estrelas pulsantes chamadas estrelas variáveis cephied, aproveitando a possibilidade de observá-las na luz infravermelha de longo comprimento de onda. Além disso, as descobertas foram combinadas com dados publicados anteriormente da sonda de anisotropia de microondas Wilkinson da NASA (WMAP) sobre energia escura. A nova determinação reduz a incerteza para 3%, um salto gigantesco na precisão das medições cosmológicas, dizem os cientistas.
O WMAP obteve uma medição independente da energia escura, que se pensa estar vencendo uma batalha contra a gravidade, separando o tecido do universo. As pesquisas baseadas nessa aceleração renderam aos pesquisadores o Prêmio Nobel de 2011 em física.
A constante Hubble recebeu o nome do astrônomo Edwin P. Hubble, que surpreendeu o mundo na década de 1920 ao confirmar que nosso universo se expandia desde que explodiu em 13,7 bilhões de anos atrás. No final dos anos 90, os astrônomos descobriram que a expansão está se acelerando ou se acelerando com o tempo. Determinar a taxa de expansão é fundamental para entender a idade e o tamanho do universo.
"Este é um enigma enorme", disse a principal autora do novo estudo, Wendy Freedman, dos Observatórios da Instituição Carnegie para a Ciência, em Pasadena. "É emocionante termos conseguido usar o Spitzer para resolver problemas fundamentais da cosmologia: a taxa precisa com a qual o universo está se expandindo no momento atual, além de medir a quantidade de energia escura no universo de outro ângulo". Freedman liderou o inovador estudo do Telescópio Espacial Hubble que anteriormente medira a constante do Hubble.
Glenn Wahlgren, cientista do programa Spitzer na sede da NASA em Washington, disse que as melhores vistas das cefeidas permitiram a Spitzer melhorar as medições passadas da constante Hubble.
"Essas estrelas pulsantes são degraus vitais no que os astrônomos chamam de distância cósmica: um conjunto de objetos com distâncias conhecidas que, quando combinadas com a velocidade com que os objetos estão se afastando de nós, revelam a taxa de expansão do universo", disse Wahlgren.
As cefeidas são cruciais para os cálculos, porque suas distâncias da Terra podem ser facilmente medidas. Em 1908, Henrietta Leavitt descobriu essas estrelas pulsando a uma taxa diretamente relacionada ao seu brilho intrínseco.
Para visualizar por que isso é importante, imagine alguém se afastando de você enquanto carregava uma vela. Quanto mais a vela viajava, mais escurecia. Seu brilho aparente revelaria a distância. O mesmo princípio se aplica às cefeidas, velas comuns em nosso cosmos. Medindo a luminosidade em que aparecem no céu e comparando isso com o brilho conhecido como se estivessem próximos, os astrônomos podem calcular sua distância da Terra.
Spitzer observou 10 cefeidas em nossa própria galáxia Via Láctea e 80 em uma galáxia vizinha chamada Grande Nuvem de Magalhães. Sem a poeira cósmica obstruindo sua visão, a equipe de pesquisa Spitzer conseguiu obter medições mais precisas do brilho aparente das estrelas e, portanto, de suas distâncias. Esses dados abriram o caminho para uma estimativa nova e aprimorada da taxa de expansão do nosso universo.
"Há pouco mais de uma década, o uso das palavras 'precisão' e 'cosmologia' na mesma frase não era possível, e o tamanho e a idade do universo não eram melhores do que um fator de dois", disse Freedman. “Agora estamos falando de precisão de alguns por cento. Isso é extraordinário. ”
"Spitzer está novamente fazendo ciência além do que foi projetado para fazer", disse o cientista Michael Werner, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. Werner trabalha na missão desde sua fase inicial de conceito, há mais de 30 anos. "Primeiro, Spitzer nos surpreendeu com sua capacidade pioneira de estudar atmosferas de exoplanetas", disse Werner, "e agora, nos últimos anos da missão, tornou-se uma valiosa ferramenta de cosmologia".
O estudo aparece no Astrophysical Journal.
Artigo sobre arXiv: uma calibração por infravermelho médio da constante de Hubble
Fonte: JPL
