Colocando a teoria da relatividade especial em prática, contando galáxias

 Os cientistas que estudam o cosmos têm uma filosofia favorita conhecida como “princípio da mediocridade”, que, em essência, sugere que não há realmente nada de especial na Terra, no Sol ou na Via Láctea em comparação com o resto do universo.

Esta imagem feita a partir de uma composição de exposições captadas entre setembro de 2003 e janeiro de 2004 pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostra quase 10.000 galáxias na mais profunda imagem de luz visível do cosmos, atravessando milhares de milhões de anos-luz. Crédito: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI), Equipa HUDF

Agora, uma nova pesquisa da Universidade do Colorado Boulder acrescenta mais uma evidência ao caso da mediocridade: as galáxias estão, em média, em repouso em relação ao universo inicial. Jeremy Darling, professor de astrofísica da Universidade do Colorado Boulder, publicou recentemente esta nova descoberta cosmológica no The Astrophysical Journal Letters. O que esta pesquisa está nos dizendo é que temos um movimento engraçado, mas esse movimento engraçado é consistente com tudo o que sabemos sobre o universo – não há nada de especial acontecendo aqui”, disse Darling. “Não somos especiais como galáxia ou observadores.” 

Cerca de 35 anos atrás, os pesquisadores descobriram o fundo cósmico de micro-ondas, que é a radiação eletromagnética que sobrou da formação do universo durante o Big Bang. O fundo cósmico de micro-ondas parece mais quente na direção do nosso movimento e mais frio na direção do nosso movimento. 

A partir desse brilho do universo primitivo, os cientistas podem inferir que o sol – e a Terra que orbita em torno dele – está se movendo em uma certa direção, a uma certa velocidade. Os pesquisadores descobriram que nossa velocidade inferida é uma fração de um por cento da velocidade da luz – pequena, mas não zero. 

Os cientistas podem testar independentemente essa inferência contando as galáxias que são visíveis da Terra ou somando seu brilho. Eles podem fazer isso graças em grande parte à teoria da relatividade especial de Albert Einstein de 1905, que explica como a velocidade afeta o tempo e o espaço. Nesta aplicação, uma pessoa na Terra olhando para o universo em uma direção – a mesma direção em que o Sol e a Terra estão se movendo – deve ver galáxias mais brilhantes, mais azuis e mais concentradas. Da mesma forma, olhando na outra direção, a pessoa deve ver galáxias mais escuras, mais vermelhas e mais espaçadas. 

Mas quando os investigadores tentaram contar galáxias nos últimos anos – um processo difícil de fazer com precisão – eles chegaram a números que sugerem que o sol está se movendo muito mais rápido do que se pensava anteriormente, o que está em desacordo com a cosmologia padrão. 

“É difícil contar galáxias em todo o céu – você geralmente está preso a um hemisfério ou menos”, disse Darling. “E, além disso, nossa própria galáxia fica no caminho. Ela tem poeira que fará com que você encontre menos galáxias e as fará parecer mais escuras à medida que você se aproxima de nossa galáxia.” 

Darling ficou intrigado e perplexo com esse quebra-cabeça cosmológico, então decidiu investigar por si mesmo. Ele também sabia que havia duas pesquisas lançadas recentemente que poderiam ajudar a melhorar a precisão de uma contagem de galáxias – e lançar luz sobre o mistério da velocidade: uma chamada Very Large Array Sky Survey (VLASS) no Novo México, e a outra chamada Rapid Australian Square Kilometer Array Pathfinder Continuum Survey (RACS) na Austrália. 

Juntas, essas pesquisas permitiram que Darling estudasse todo o céu, remendando as vistas dos hemisférios norte e sul. É importante ressaltar que as novas pesquisas também usaram ondas de rádio, o que tornou mais fácil “ver” através da poeira da Via Láctea, melhorando assim a visão do universo. 

Quando Darling analisou as pesquisas, descobriu que o número de galáxias e seu brilho estavam em perfeito acordo com a velocidade que os pesquisadores haviam inferido anteriormente a partir do fundo cósmico de microondas. 

“Encontramos uma direção brilhante e uma direção fraca – encontramos uma direção onde há mais galáxias e uma direção onde há menos galáxias”, disse ele. “A grande diferença é que ele se alinha com o universo primitivo a partir do fundo cósmico de micro-ondas e tem a velocidade certa. Nossa cosmologia está ótima.” 

Como as descobertas de Darling diferem dos resultados anteriores, seu artigo provavelmente levará vários estudos de acompanhamento para confirmar ou contestar seus resultados. Mas, além de impulsionar o campo da cosmologia, as descobertas são um bom exemplo do mundo real da teoria da relatividade especial de Einstein – e demonstram como os pesquisadores ainda estão colocando a teoria em prática, mais de 100 anos depois que o famoso físico a propôs pela primeira vez. . 

“Adoro a ideia de que esse princípio básico que Einstein nos falou há muito tempo é algo que você pode ver”, disse Darling. “É uma coisa realmente esotérica que parece super estranha, mas se você sair e contar galáxias, poderá ver esse efeito legal. Não é tão esotérico ou estranho quanto você imagina.”

Fonte: phys.org