Um número fundamental que afeta a cor da luz emitida pelos átomos, bem como todas as interações químicas, não mudou em mais de 7 bilhões de anos, de acordo com observações de uma equipe de astrônomos que registra a evolução das galáxias e do universo.
Os resultados estão sendo divulgados hoje (segunda-feira, 18 de abril) na reunião anual da Sociedade Americana de Física (APS) pelo astrônomo Jeffrey Newman, pesquisador do Hubble no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley em representação do DEEP2, uma colaboração liderada pela Universidade da Califórnia em Berkeley. e UC Santa Cruz. Newman está apresentando os dados e uma atualização do projeto DEEP2 às 13h. Conferência de imprensa da EDT no Marriott Waterside Hotel em Tampa, Flórida.
A constante de estrutura fina, uma das poucas figuras puras que ocupam um papel central na física, aparece em quase todas as equações que envolvem eletricidade e magnetismo, incluindo aquelas que descrevem a emissão de ondas eletromagnéticas - luz - por átomos. Apesar de sua natureza fundamental, no entanto, alguns teóricos sugeriram que ele muda sutilmente à medida que o universo envelhece, refletindo uma mudança na atração entre o núcleo atômico e os elétrons que zumbem ao seu redor.
Nos últimos anos, um grupo de astrônomos australianos relatou que a constante aumentou ao longo da vida do universo em cerca de uma parte em 100.000, com base em suas medições da absorção de luz de quasares distantes à medida que a luz passa pelas galáxias mais próximas para nós. Outros astrônomos, no entanto, não encontraram essa mudança usando a mesma técnica.
As novas observações da equipe de pesquisa do DEEP2 usam um método mais direto para fornecer uma medida independente da constante e não mostram alterações em uma parte em 30.000.
“A constante da estrutura fina define a força da força eletromagnética, que afeta como os átomos se mantêm juntos e os níveis de energia dentro de um átomo. Em algum nível, está ajudando a definir a escala de toda a matéria comum composta de átomos ”, disse Newman. "Esse resultado nulo significa que os teóricos não precisam encontrar uma explicação para o porquê de mudar tanto."
A constante da estrutura fina, designada pela letra grega alfa, é uma proporção de outras "constantes" da natureza que, em algumas teorias, podem mudar ao longo do tempo cósmico. Igual ao quadrado da carga do elétron dividido pela velocidade da luz vezes a constante de Planck, o alfa mudaria, de acordo com uma teoria recente, apenas se a velocidade da luz mudasse ao longo do tempo. Algumas teorias de energia escura ou grande unificação, em particular aquelas que envolvem muitas dimensões extras além das quatro de espaço e tempo com as quais estamos familiarizados, prevêem uma evolução gradual da constante da estrutura fina, disse Newman.
O DEEP2 é uma pesquisa de cinco anos de galáxias a mais de 7 a 8 bilhões de anos-luz de distância, cuja luz foi esticada ou deslocada para vermelho para quase dobrar seu comprimento de onda original pela expansão do universo. Embora o projeto colaborativo, apoiado pela National Science Foundation, não tenha sido projetado para procurar variações na constante da estrutura fina, ficou claro que um subconjunto das 40.000 galáxias até agora observadas serviria a esse propósito.
"Nesta gigantesca pesquisa, verifica-se que uma pequena fração dos dados parece perfeita para responder à pergunta de Jeff", disse o investigador principal do DEEP2, Marc Davis, professor de astronomia e física da UC Berkeley. "Esta pesquisa é realmente de propósito geral e servirá um milhão de usos."
Há vários anos, o astrônomo John Bahcall, do Institute for Advanced Study, apontou que, na busca por variações na constante da estrutura fina, medir as linhas de emissão de galáxias distantes seria mais direto e menos propenso a erros do que medir as linhas de absorção. Newman rapidamente percebeu que as galáxias DEEP2 contendo linhas de emissão de oxigênio eram perfeitamente adequadas para fornecer uma medida precisa de qualquer alteração.
"Quando os resultados contraditórios das linhas de absorção começaram a aparecer, eu tive a ideia de que, como temos todas essas galáxias de alto desvio para o vermelho, talvez possamos fazer algo não com linhas de absorção, mas com linhas de emissão em nossa amostra", disse Newman. "As linhas de emissão seriam ligeiramente diferentes se a constante da estrutura fina fosse alterada."
Os dados do DEEP2 permitiram Newman e seus colegas medirem o comprimento de onda das linhas de emissão de oxigênio ionizado (OIII, isto é, oxigênio que perdeu dois elétrons) com uma precisão melhor que 0,01 Angstroms em 5.000 Angstroms. Um Angstrom, com a largura de um átomo de hidrogênio, é equivalente a 10 nanômetros.
"Essa é uma precisão superada apenas por pessoas que tentam procurar planetas", disse ele, referindo-se à detecção de oscilações fracas nas estrelas devido a planetas puxando a estrela.
A equipe do DEEP2 comparou os comprimentos de onda de duas linhas de emissão OIII para 300 galáxias individuais em várias distâncias ou desvio para o vermelho, variando de um desvio para o vermelho de cerca de 0,4 (aproximadamente 4 bilhões de anos atrás) a 0,8 (cerca de 7 bilhões de anos atrás). A constante da estrutura fina medida não foi diferente do valor de hoje, que é aproximadamente 1/137. Também não houve tendência ascendente ou descendente no valor do alfa nesse período de 4 bilhões de anos.
"Nosso resultado nulo não é a medida mais precisa, mas outro método (olhando as linhas de absorção) que fornece resultados mais precisos envolve erros sistemáticos que fazem com que pessoas diferentes que usam o método produzam resultados diferentes", disse Newman.
Newman também anunciou na reunião da APS o lançamento público da primeira temporada de dados (2002) da pesquisa DEEP2, que representa 10% das 50.000 galáxias distantes que a equipe espera pesquisar. O DEEP2 usa o espectrógrafo DEIMOS no telescópio Keck II no Havaí para registrar o desvio para o vermelho, o brilho e o espectro de cores dessas galáxias distantes, principalmente para comparar o agrupamento de galáxias, em comparação com agora. A pesquisa, agora mais de 80% concluída, deve terminar as observações neste verão, com a divulgação completa dos dados até 2007.
"Este é realmente um conjunto de dados exclusivo para restringir como as galáxias evoluíram e como o universo evoluiu ao longo do tempo", disse Newman. “O Sloan Digital Sky Survey está medindo cerca de 0,2 no desvio para o vermelho, olhando para trás nos últimos 2-3 bilhões de anos. Começamos realmente no desvio para o vermelho 0,7 e atingimos o pico em 0,8 ou 0,9, equivalente a 7-8 bilhões de anos atrás, uma época em que o universo tinha a metade da idade de hoje. ”
A pesquisa também concluiu medições que poderiam lançar luz sobre a natureza da energia escura - uma energia misteriosa que permeia o universo e parece estar causando a expansão da expansão do universo. A equipe agora está modelando várias teorias de energia escura para comparar previsões teóricas com as novas medições DEEP2.
Como Davis explicou, a quantidade de energia escura, agora estimada em 70% de toda a energia do universo, determina a evolução das galáxias e aglomerados de galáxias. Contando o número de pequenos grupos e aglomerados maciços de galáxias em um volume distante de espaço em função do desvio para o vermelho e da massa, é possível medir a quantidade pela qual o universo se expandiu até os dias atuais, dependendo da natureza. de energia escura.
"Basicamente, você conta os grupos e pergunta: 'Existem muitos ou alguns?'", Disse Davis. "Isso é tudo. Se existem muito poucos aglomerados, isso significa que o universo se expandiu bastante. E se houver muitos clusters, o universo não se expandiu tanto. "
Atualmente, Davis está comparando as medidas do DEEP2 com as previsões da teoria mais simples da energia escura, mas espera colaborar com outros teóricos para testar teorias mais exóticas da energia escura.
"O que eles realmente estão tentando entender é como a densidade da energia escura está mudando à medida que o universo está se expandindo", disse o físico teórico da UC Berkeley, Martin White, professor de astronomia e física que trabalhou com Davis. "Se a densidade de energia escura é a constante cosmológica de Einstein, a previsão teórica é que ela não muda. O Santo Graal agora é obter algumas evidências de que não é a constante cosmológica, que está de fato mudando. "
Fonte original: UC Berkeley
