Observatório de Infravermelhos da NASA mede Expansão do Universo

2012-10-04

Em cima: A escada das distâncias cósmicas, aqui, simbolicamente representada, é definida por uma série de estrelas e outros objectos dentro das galáxias cujas distâncias são conhecidas. Crédito: NASA / JPL-Caltech. Em baixo: O gráfico ilustra a relação período-luminosidade das cefeidas, que os cientistas usaram para calcular o tamanho, idade e taxa de expansão do Universo. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Carnegie.
Astrónomos, usando o Telescópio Espacial Spitzer
Spitzer Space Telescope
O Telescópio Espacial Spitzer é um telescópio de infravermelhos colocado em órbita pela NASA a 25 de Agosto de 2003. Este telescópio, anteriormente designado por Space InfraRed Telescope Facility (SIRTF), foi re-baptizado em homenagem a Lyman Spitzer, Jr. (1914-1997), um dos grandes astrofísicos norte-americanos do século XX. Espera-se que este observatório espacial contribua grandemente em diversos campos da Astrofísica, como por exemplo na procura de anãs castanhas e planetas gigantes, na descoberta e estudo de discos protoplanetários à volta de estrelas próximas, no estudo de galáxias ultraluminosas no infravermelho e de núcleos de galáxias activas, e no estudo do Universo primitivo.
, da NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
, anunciaram a medida mais precisa até hoje conseguida da constante de Hubble, a razão pela qual o nosso Universo se está a expandir.

A constante de Hubble deve o seu nome ao astrónomo Edwin P. Hubble, que surpreendeu o mundo, em 1920, confirmando que o nosso universo se expande desde que explodiu, há 13,7 mil milhões de anos. No final de 1990, os astrónomos descobriram que a expansão está a acelerar, aumentando de velocidade ao longo do tempo. A determinação da taxa de expansão é fundamental para a compreensão da idade e do tamanho do Universo.

Ao contrário do Telescópio Espacial Hubble
Hubble Space Telescope (HST)
O Telescópio Espacial Hubble é um telescópio espacial que foi colocado em órbita da Terra em 1990 pela NASA, em colaboração com a ESA. A sua posição acima da atmosfera terrestre permite-lhe observar os objectos astronómicos com uma qualidade ímpar.
, que vê o cosmos
Cosmos
O conjunto de tudo quanto existiu, existe e alguma vez existirá. A larga escala, o Universo parece ser isotrópico e homogéneo.
em luz visível
radiação visível
A radiação visível é a região do espectro electromagnético que os nossos olhos detectam, compreendida entre os comprimentos de onda de 350 e 700 nm (frequências entre 4,3 e 7,5x1014Hz). Os nossos olhos distinguem luz visível de frequências diferentes, desde a luz violeta (radiação com comprimentos de onda ~ 400 nm), até à luz vermelha (com comprimentos de onda ~ 700 nm), passando pelo azul, anil, verde, amarelo e laranja.
, o Spitzer observou a luz infravermelha
infravermelho
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 350 mícrones. Esta banda permite observar astros, fenómenos, ou processos físicos com temperaturas entre 10 e 5200 graus Kelvin.
, de comprimentos de onda
comprimento de onda
Designa-se por comprimento de onda a distância entre dois pontos sucessivos de amplitude máxima (ou mínima) de uma onda.
mais longos, para fazer esta nova medição, melhorando, num factor de três, um estudo semelhante realizado pelo telescópio Hubble e reduzindo a incerteza para 3%, o que significa um salto gigantesco na precisão das medições cosmológicas. O novo valor apurado para a constante de Hubble é de 74,3 ± 2,1 quilómetros por segundo por megaparsec
megaparsec (Mpc)
O megaparsec (Mpc) é uma unidade de distância igual a um milhão de parsecs: 1 Mpc = 106 pc.
. Um megaparsec representa cerca de 3 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.
.

"O Spitzer está mais uma vez a fazer ciência para além daquilo para que foi projectado", disse o cientista do projecto Michael Werner, do Jet Propulsion Laboratory, da NASA, em Pasadena, Califórnia. Werner tem trabalhado na Missão Spitzer desde a fase de concepção inicial, há mais de 30 anos. "Primeiro, o Spitzer surpreendeu-nos com a sua capacidade pioneira de estudar atmosferas
atmosfera
1- Camada gasosa que envolva um planeta ou uma estrela. No caso das estrelas, entende-se por atmosfera as suas camadas mais exteriores. 2- A atmosfera (atm) é uma unidade de pressão equivalente a 101 325 Pa.
de exoplanetas
planeta extra-solar
Um planeta extra-solar é um planeta que não orbita o nosso Sol.
” acrescentou, "e, agora, nos últimos anos da missão, tornou-se uma ferramenta valiosa da cosmologia."

Além disso, os resultados foram combinados com dados publicados provenientes da Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, ou sonda WMAP, da NASA, de modo a obter uma medição independente da energia escura. Julga-se que a energia escura, um dos maiores mistérios do cosmos, vence a batalha contra a gravidade, expandindo o tecido do Universo.

"Este é um quebra-cabeças enorme", disse o principal autor do estudo, Wendy Freedman dos Observatórios da Carnegie Institution for Science, em Pasadena. "É emocionante que tenhamos sido capazes de usar o Spitzer para resolver os problemas fundamentais da cosmologia: a taxa exacta a que o Universo se está a expandir no momento actual, bem como a medição da quantidade de energia escura no Universo a partir de outro ângulo." Freedman liderou o estudo do Telescópio Espacial Hubble que anteriormente tinha medido a constante de Hubble.

Glenn Wahlgren, cientista do programa Spitzer na sede da NASA, em Washington, afirmou que a visão infravermelha, que observou através da poeira para proporcionar melhores imagens de uma classe de estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
variáveis denominadas cefeidas, permitiu ao Spitzer melhorar as medições anteriores da constante de Hubble. "Estas estrelas pulsantes são degraus vitais na chamada escada das distâncias cósmicas: um conjunto de objectos a distâncias conhecidas que ao serem combinadas com a velocidade a que os mesmos objectos se afastam de nós revelam a taxa de expansão do Universo", disse Wahlgren.

As cefeidas são cruciais para os cálculos, pois, as distâncias a que se encontram da Terra podem ser facilmente medidas. Em 1908, Henrietta Leavitt descobriu que estas estrelas pulsam a uma taxa que se relaciona directamente com o seu brilho
brilho
O brilho de um astro refere-se à quantidade de luz que dele provém, ou seja, a quantidade de energia por ele emitida por unidade de área por unidade de tempo. Dado que o brilho observado, ou medido, depende da distância ao objecto, distingue-se o brilho aparente (quando medido a uma determinada distância), do brilho intrínseco (conceptualmente medido na supefície do próprio astro).
intrínseco.

Para que se perceba por que isto é importante, imagine-se alguém que se afasta de nós levando consigo uma vela. Quanto mais longe a vela for, mais fraca será a sua luz. O seu brilho aparente revelará a distância. O mesmo princípio se aplica às cefeidas, que são como velas padrão no nosso cosmos. Medindo o quão brilhantes elas surgem no céu, e comparando este brilho com o brilho conhecido que teriam se estivessem de perto, os astrónomos podem calcular a sua distância da Terra.

O Spitzer observou 10 cefeidas na nossa galáxia
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 Via Láctea
Via Láctea
A Via Láctea é a galáxia de que faz parte o nosso Sistema Solar. Trata-se de uma galáxia espiral gigante, com um diâmetro de cerca de 160 mil anos-luz e uma massa da ordem de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol.
, e 80 numa galáxia vizinha, a Grande Nuvem de Magalhães
Grande Nuvem de Magalhães
A Grande Nuvem de Magalhães é uma galáxia irregular que orbita a Via Láctea, a uma distância aproximada de 180 mil anos-luz. Juntamente com a Pequena Nuvem de Magalhães, é um objecto celeste do céu austral bem visível à vista desarmada, na constelação do Dorado (Espadarte). Conhecida desde 964 D.C., quando foi mencionada pelo astrónomo Persa Al Sufi, foi redescoberta por Fernão de Magalhães em 1519. Esta galáxia contém inúmeros objectos interessantes, entre os quais a Nebulosa da Tarântula (NGC 2070).
. Sem a poeira cósmica
poeira interestelar
A poeira interestelar é constituído por minúsculas partículas sólidas, com diâmetros da ordem dos mícrones, existentes no meio interestelar.
a bloquear a visão nos comprimentos de onda infravermelhos observados pelo Spitzer, a equipa de investigação foi capaz de obter medidas mais precisas do brilho aparente das estrelas, e, consequentemente, das suas distâncias. Estes dados abriram o caminho para uma nova e melhorada estimativa da taxa de expansão de Universo.

"Há pouco mais de uma década, usar as palavras “precisão” e "cosmologia"na mesma frase não era possível, e o tamanho e idade do Universo não se conheciam com melhor exactidão que um factor de dois", disse Freedman. "Agora, estamos a falar de incertezas de apenas poucos por cento. É extraordinário."

Este estudo foi publicado na revista Astrophysical Journal.

Fonte da Notícia: http://www.nasa.gov/home/hqnews/2012/oct/HQ_12-343_Spitzer_Cepheid.html