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Como a oscilação acústica bariônica revela a expansão do universo

 

Artigo traduzido de Phys.org. Autor: Brian Koberlein.

Distribuição das galáxias no nosso universo. Crédito: SDSS.

Distribuição das galáxias no nosso universo. Crédito: SDSS.

Imagine um estádio cheio de pessoas. Mesmo com todos em seus lugares, esperando o jogo começar, há uma corrente de ruído. As conversas entre amigos, o bater dos sapatos, o ranger de uma cadeira. Todos esses pequenos sons enchem o estádio com um fundo de ruído branco.

O som é uma vibração no ar. A partir da vibração dos objetos, são criadas variações na pressão do ar, e estas variações se propagam pelo ar como ondas de som. Se pudéssemos ver essas ondas sonoras, seriam parecidas com ondulações que se deslocam através das moléculas de ar. Estas ondulações fazem com que as moléculas de ar se juntem em algumas regiões (maior pressão), e se separem em outras (pressão baixa). Todos os sons criam essas ondulações, e todas essas ondulações sonoras se sobrepõem. Como resultado, todos os pequenos ruídos no estádio criam uma variação aparentemente aleatória de aglomeração das moléculas de ar.

Mas essas variações não são totalmente aleatórias. Uma vez que cada onda de som se propaga na velocidade do som (cerca de 330 m/s), os tamanhos dessas ondulações são todos muito semelhantes. Se a velocidade do som fosse mais rápida, as ondulações seriam mais espalhadas, e se a velocidade do som fosse mais lenta, elas seriam mais juntas. Assim, a escala de ondas sonoras no estádio é determinada pela velocidade do som. Se pudéssemos ver as ondulações no estádio, poderíamos usar a escala dessas ondulações para deduzir a velocidade do som no estádio.

Em astrofísica um método semelhante a este é usado, e isso é extremamente importante para a nossa compreensão da energia escura. Ele é conhecido como oscilação acústica bariônica (BAO).

A partir da nossa posição no universo, vemos um vasto mar de galáxias em todas as direções, com o brilho da radiação cósmica de fundo vindo da borda distante do universo visível. Não porque o universo é uma bolha fechada, mas porque quanto mais distante da fonte de luz, mais novo o universo era quando a luz começou sua jornada. Ainda assim, este ponto de vista é semelhante ao estádio, com as galáxias como as moléculas de ar e os assentos do estádio marcando a região mais antiga e mais distante do universo visível.

Assim como os espectadores no estádio criam um ruído de fundo, o início do universo estava cheio de oscilações acústicas. À medida que o universo se expandiu, essas variações aglomeraram certa quantidade de matéria enquanto empurrava outra. À medida que as galáxias se formaram, o efeito dessas primeiras ondulações pode ser visto em aglomerados de galáxias, assim como as ondas sonoras produzem um aglomerado de moléculas de ar.

Assim como a escala das ondas sonoras é determinada pela velocidade do som, a escala das ondas cósmicas é determinada pela taxa de expansão cósmica. Isto significa que podemos olhar para a escala na qual as galáxias se aglomeram e determinar a velocidade com que o universo se expandiu. Se o universo se expandiu a uma taxa maior, os aglomerados estariam mais afastados, e se o universo se expandiu mais lentamente, os aglomerados estariam mais juntos. Isso é importante para a nossa compreensão da energia escura, pois fornece uma outra maneira de determinar o quanto de energia escura há no universo.

A primeira evidência da energia escura veio a partir da comparação da distância de galáxias com seus redshifts (uma medida de quão rápido eles se movem para longe de nós). Descobrimos que o universo não está apenas em expansão, mas a expansão está acelerando devido à energia escura. Outra medição da energia escura pode ser vista nas variações da temperatura do fundo cósmico microondas. Estas variações indicaram que a energia escura cobre cerca de 68,3% do universo.

Com as oscilações acústicas dos bárions, agora temos outra maneira de determinar com precisão a quantidade de energia escura. Aqui podemos usar os redshifts de galáxias e determinar a escala em que as galáxias tendem a se aglomerar. Para uma medição precisa, devemos fazer o maior levantamento de galáxias possível, estendendo-se por milhares de milhões de anos-luz. Atualmente, o maior levantamento do céu é o Sloan Digital Sky Survey (SDSS). A partir desse levantamento, a escala atual de aglomeração é de cerca de 490 milhões de anos-luz. Isso indica que a energia escura cobre cerca de 69,2% do universo.

Mesmo não entendendo completamente a energia escura, podemos ver seu efeito, e o vemos de várias maneiras, incluindo seu efeito sobre os sons do estádio cósmico.

Autor(es):

Jessica Mapo

Um universo inteiro a ser descoberto por ele mesmo. 22 anos, aspirante a astrofísica, tradutora no site Ciência e Astronomia e no site Universo Racionalista. Apaixonada por astronomia desde pequena e fascinada por exatas desde o berço.

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One Response to Como a oscilação acústica bariônica revela a expansão do universo

  1. Okay disse:

    Please users shall provide a credit and source URL link of the original Phys.org article.http://phys.org/news/2014-09-baryon-acoustic-oscillation-reveals-expansion.html

     

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