Mapa 3D de galáxias do Universo profundo confirma a validade da teoria de Einstein

2016-05-11

Figura 1 (em cima): mapa 3D do Universo que engloba distâncias de 12 a 14,5 mil milhões de de anos-luz. Crédito: NAOJ; Dados parciais fornecidos por: CFHT, SDSS. Figura 2 (em baixo): taxa de crescimento e evolução da estrutura em larga escala. O eixo horizontal mostra o desvio para o vermelho, bem como a distância comóvel (ver Nota 2). O eixo vertical é o parâmetro que mostra o crescimento da estrutura em larga escala. Quanto maior o número, mais rápida a velocidade de crescimento. A faixa verde indica o intervalo esperado da velocidade de crescimento, a partir da Teoria da Relatividade Geral e da constante cosmológica. O círculo vermelho é o limite agora obtido, no levantamento FastSound. Os outros valores vêm de estudos anteriores. O FastSound forneceu uma limitação muito importante para a taxa de crescimento do Universo primitivo e distante. Crédito: Okumura et al.
Usando o instrumento FMOS (Fiber Multi-Object Spectrograph) do telescópio Subaru
Subaru Telescope
O Telescópio Subaru é um telescópio óptico e de infravermelhos, com um espelho de 8,2 m de diâmetro. O Subaru encontra-se no Observatório de Mauna Kea, no Havai, e é operado pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão – NAOJ e pelo Instituto Nacional de Ciências Naturais.
, uma equipa internacional liderada por investigadores japoneses construiu o mapa 3D de 3000 galáxias
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
a 13 mil milhões de anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
da Terra (Figura 1). Com base neste estudo tão abrangente, o primeiro deste tipo realizado a tão grande distância, a equipa foi capaz de confirmar que a Teoria da Relatividade Geral
Teoria da Relatividade Geral
A Teoria da Relatividade Geral foi formulada por Albert Einstein em 1916 como expansão da Teoria da Relatividade Restrita (formulada em 1905) de forma a incluir o efeito da gravitação no espaço-tempo. Esta teoria propõe que o espaço-tempo é uma estrutura quadri-dimensional cuja curvatura é determinada pela presença de matéria. Neste sentido, a gravitação manifesta-se como curvatura do espaço-tempo, e não como uma força entre duas massas.
de Einstein ainda é válida.

Desde que se descobriu, em finais da década de 1990, que o Universo está em expansão acelerada, os cientistas têm tentado encontrar uma explicação para o fenómeno. A misteriosa energia escura pode estar a provocar a aceleração
aceleração
A aceleração é a taxa de variação da velocidade de um corpo com o tempo.
, ou então a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, que diz que a gravidade deforma o espaço e o tempo, poderá estar em causa.

Para testar a teoria de Einstein, uma equipa de investigadores, liderada por Teppei Okumura (investigador do Kavli IPMU), Chiaki Hikage (professor assistente do Kavli IPMU) e Tomonori Totani (professor do Departamento de Astronomia da Universidade de Tóquio), usou dados do Levantamento FastSound (ver Nota 1) de mais de 3000 galáxias distantes para analisar as suas velocidades e agrupamentos. Este levantamento, um dos programas de observação estratégicos do telescópio Subaru, foi levado a cabo durante 40 noites, entre 2012 e 2014.

Os resultados obtidos indicam que, mesmo no Universo longínquo, a relatividade geral é válida, dando mais apoio à hipótese da expansão do Universo poder ser explicada por uma constante cosmológica, tal como foi proposto por Einstein, na Teoria da Relatividade Geral.

"Conseguimos pôr à prova a Teoria da Relatividade Geral a uma distância superior a qualquer outra até hoje tentada. É um privilégio sermos capazes de publicar os resultados 100 anos depois de Einstein ter proposto a sua teoria," disse Okumura. "Tendo começado este projeto há 12 anos, dá-me um grande prazer ver finalmente sair este resultado," disse Karl Glazebrook, Professor na Universidade de Tecnologia de Swinburne, Austrália, e que propôs a investigação.

Ninguém antes tinha sido capaz de analisar galáxias a mais de 10 mil milhões de anos-luz, mas a equipa conseguiu quebrar essa barreira, graças ao instrumento FMOS, no telescópio Subaru, que consegue analisar galáxias a distâncias de 12,4 a 14,7 mil milhões de anos-luz. O Prime Focus Spectrograph, atualmente em construção, deverá ser capaz de estudar galáxias ainda mais distantes.

Nota 1: O nome FastSound representa dois aspetos importantes do projeto. Fast é abreviatura para o Acceleration Sampling Test do FMOS, que remete para o mapa 3D do levantamento. Sound é a abreviatura de Subaru Observation Understanding Nature of Dark energy, que se relaciona mais estreitamente com a finalidade científica do projeto, isto é, estudar a energia escura e as suas implicações na Teoria da Relatividade Geral.

Nota 2: A distância comóvel é uma medida de distâncias utilizada em cosmologia. Relaciona-se com o tempo que a luz levou desde o objeto até atingir o observador, incluindo a alteração provocada pela expansão do Universo.

Vídeo: https://youtu.be/RAiPZ_oUPI4 - mapa 3D do Universo mostrando a distribuição de galáxias estudadas no Projeto FastSound. Crédito: NAOJ, parte dos dados fornecida por CFHT, SDSS
Sloan Digital Sky Survey (SDSS)
O levantamento do céu SDSS é um projecto que tem por objectivo mapear detalhadamente um quarto de todo o céu, determinando posições e magnitudes absolutas de 100 milhões de objectos celestes, e determinando ainda a distância a mais de 1 milhão de galáxias e quasares. Os telescópios que participam neste projecto estão situados no Observatório de Apache Point (EUA). O SDSS é um projecto conjunto de instituições norte-americanas, alemãs e japonesas.
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Fonte da notícia: http://subarutelescope.org/Pressrelease/2016/05/10/index.html