Estrelas velhas podem servir como nova "régua" cósmica
Apesar de um século de medições, os astrónomos não conseguem concordar
no valor da expansão do Universo. Uma técnica que se baseia na medição de
distâncias a um tipo específico de estrela velha noutras galáxias - chamado
método JAGB (J-region Asymptotic Giant Branch, em português "ramo
assintótico das gigantes na região-J") - pode ajudar.
A astrofísica e estudante da Universidade de Chicago, Abigail Lee, é a
autora principal de um novo artigo científico que analisou observações da luz
de uma galáxia próxima para validar o método JAGB para medir distâncias
cósmicas. Esta nova técnica permitirá futuras medições independentes de
distância que podem ajudar a responder a uma das maiores questões pendentes da
cosmologia: quão depressa está o Universo a expandir-se?
"Uma das questões mais interessantes da cosmologia hoje é se há
uma nova física em falta no nosso entendimento atual de como o Universo está a
evoluir. Uma discrepância atual na medição da constante de Hubble pode estar a
sinalizar uma nova propriedade física do Universo ou, mais mundanamente,
incertezas não reconhecidas de medição," disse Wendy L. Freedman,
professora de astronomia e astrofísica na mesma universidade e autora sénior do
artigo. "Existem poucos métodos para medir distâncias que podem fornecer a
precisão necessária. Lee está a desenvolver este novo método JAGB, que
atualmente se mostra promissor no que toca a resolver esta discrepância."
Uma chave para a história do
Universo
Em 1920, Edwin Hubble notou pela primeira vez a relação entre a
distância de uma galáxia e quão depressa se estava a afastar de nós. Este
valor, agora conhecido como constante de Hubble, é um parâmetro chave dos
modelos cosmológicos.
Hubble primeiro mediu esta constante comparando medições de distâncias
galácticas e velocidades derivadas de um tipo específico de estrela que pulsa
regularmente. As medições, usando métodos diretos como o de Hubble, melhoraram
muito ao longo das décadas, mas não concordam com os métodos que extrapolam a
partir da radiação cósmica de fundo em micro-ondas - radiação remanescente do
Universo muito primitivo. Esta discordância é chamada de tensão de Hubble e é
uma das questões mais proeminentes da cosmologia moderna.
Um método de medição independente pode ajudar a preencher a lacuna
entre os métodos e levar a um valor mais decisivo da constante de Hubble medida
diretamente das distâncias, disseram as autoras.
É aqui que entra o método JAGB. As estrelas na região-J do ramo
assintótico das gigantes são um tipo específico de gigantes velhas que contêm
uma quantidade substancial de carbono nas suas atmosferas e que é trazido para
a superfície por correntes de convecção, dando-lhes uma cor e brilho muito
distintos que permite que sejam identificadas num determinado conjunto de
estrelas numa galáxia.
"Observámos empiricamente que estas estrelas têm um brilho
intrínseco conhecido de galáxia para galáxia," disse Lee.
Isto torna-as grandes candidatas ao que os astrónomos chamam de velas
padrão. Sabendo que o brilho aparente de uma estrela depende tanto da distância
ao observador como do seu brilho intrínseco, se soubermos este brilho
intrínseco de uma estrela, os astrónomos conseguem inferir a sua distância.
"Dado que este método é relativamente novo, o objetivo deste
projeto era ver se podia competir com outros indicadores de distância em termos
de precisão e exatidão," realça Lee.
A equipa selecionou uma galáxia na periferia do grupo galáctico mais
próximo, chamada WLM (Wolf–Lundmark–Melotte), e usou dados obtidos de
observações com os Telescópios Magellan no Observatório Las Campanas no Chile.
Usando um único objeto como alvo e aplicando quatro métodos diferentes e independentes
de medição, a equipa pôde comparar a exatidão e a precisão do método JAGB com
os métodos estabelecidos anteriormente.
Depois de analisarem dados de quatro maneiras diferentes, as
investigadoras determinaram que o método JAGB não é apenas uma verificação
independente de outros métodos de medição de distâncias, mas que requer menos
tempo de observação - uma "mercadoria" escassa entre a comunidade de
astrónomos que competem por tempo de observação num número limitado de
telescópios poderosos.
Tendo em conta que as estrelas JAGB são mais brilhantes do que as
estrelas usadas noutras medições de distância, também podem ser observadas mais
longe, o que permitirá calibrações mais distantes do que é possível com os
outros métodos. Além disso, as estrelas JAGB podem ser encontradas em todos os
tipos de galáxias, ao contrário das estrelas pulsantes usadas por Edwin Hubble,
que se encontram apenas no subconjunto mais limitado de galáxias espirais e
sofrem frequentemente de aglomeração e interferência significativa da poeira.
"Idealmente, vamos obter tempo de observação com o Telescópio
Espacial James Webb e com o Telescópio Espacial Hubble para usar este método e
medir distâncias a galáxias que hospedam supernovas do Tipo Ia," disse
Lee. As supernovas do Tipo Ia são usadas para medir galáxias mais distantes,
mas precisam de ser calibradas por medições de distâncias inferiores usando
técnicas como o método JAGB. "Assim que fizermos isto, podemos não apenas
medir a constante de Hubble, mas também comparar estes vários métodos de
distância para ver se há problemas com algum deles."
Se este novo valor independente para a constante de Hubble concordar
com outros métodos de medição direta ou com medições do Universo inicial, irá
lançar luz sobre esta questão que há muito intriga os astrónomos e cosmólogos.
"Não temos uma compreensão firme do valor da constante de Hubble,
de modo que este trabalho é realmente importante para ajudar a resolver, de
momento, aquilo que é um dos maiores problemas da cosmologia," conclui
Lee.
Fonte: Astronomia OnLine
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