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Cientistas podem usar buracos negros para finalmente descobrir o quão rápido o universo está se expandindo

Cientistas podem usar buracos negros para finalmente descobrir o quão rápido o universo está se expandindo
A constante de Hubble, a velocidade com que o universo se expande, tem sido debatido desde que foi descoberto 100 anos atrás

Cientistas acreditam que podem entender o quanto o universo está se expandindo utilizando uma régua estranha – buracos negros.

Astrofísicos da Universidade de Chicago desenvolveram um novo método que usa a colisão de buracos negros para medir o quão rápido nosso universo está crescendo.

A taxa de expansão – conhecida como constante de Hubble – tem sido debatida desde 1929, quando foi descoberto por Edwin Hubble. Os cientistas vêm medindo e calculando o crescimento por quase um século, Contudo, porque a constante não corresponde às observações do mundo real.

A física fundamental do universo sugere que o universo deve se expandir por 68 quilômetros por segundo medindo uma galáxia a um megaparsec da Terra – mas infelizmente, que não coincide com as observações de estrelas reais, que parecem estar se movendo em um ritmo muito mais rápido e implica que não entendemos uma parte significativa do nosso universo.

Assim sendo, cientistas estão ansiosos para encontrar novas maneiras de medir a taxa de expansão. Este novo teste usa buracos negros se fundindo, um evento tão poderoso que cria uma onda no espaço-tempo que viaja pelo universo. Essas ondulações – também conhecidas como ondas gravitacionais – pode ser medido na Terra usando tecnologia como o Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser (LIGO) ou o observatório de Virgem.

Usando medições de mais de 100 pares de buracos negros colidindo, cientistas podem ver como as ondas mudam à medida que viajam. “Se você pegar um buraco negro e colocá-lo mais cedo no universo, o sinal mudaria e pareceria um buraco negro maior do que realmente é,” O astrofísico da Universidade de Chicago Daniel Holz disse.

O desafio torna-se então como calcular a taxa de expansão do sinal original, mas as evidências atuais sugerem que a maioria dos buracos negros detectados tem entre cinco e 40 vezes a massa do nosso Sol.

“Então, medimos as massas dos buracos negros próximos e entendemos suas características, e então olhamos mais longe e vemos o quanto esses outros parecem ter mudado,José Maria Ezquiaga, um bolsista de pós-doutorado da Nasa Einstein e um bolsista do Kavli Institute for Cosmological Physics também trabalhando no problema, diz. “Isso lhe dá uma medida da expansão do universo.”

Com mais trabalho, esse método pode ajudar os cientistas a descobrir mais informações sobre o universo quando ele era apenas 10 bilhões de anos — uma época difícil de estudar com outros métodos.

“Foi nessa época que mudamos da matéria escura sendo a força predominante no universo para a energia escura assumindo o controle., e estamos muito interessados ​​em estudar essa transição crítica,” disse o Dr. Ezquiaga.

A outra vantagem deste método, os autores disseram, é que há menos incertezas criadas por lacunas em nosso conhecimento científico.

“Ao usar toda a população de buracos negros, o método pode calibrar-se, identificando e corrigindo diretamente os erros,” disse Holz. Outros métodos dependem de nossa compreensão atual da física de estrelas e galáxias, mas se existem aspectos do universo que não entendemos, isso pode ter um impacto severo nas medições. Este método, por contraste, baseia-se quase inteiramente na teoria da gravidade de Einstein, que é mais consistente.

Com mais dados de buracos negros, os cálculos futuros mais precisos se tornarão. “Precisamos preferencialmente de milhares desses sinais, que devemos ter em alguns anos, e ainda mais na próxima década ou duas,” disse o Dr. Holz. “Nesse ponto, seria um método incrivelmente poderoso para aprender sobre o universo.”

A pesquisa, “Sirenes espectrais: cosmologia da distribuição de massa completa de binários compactos”, é publicado em Physical Review Letters.