• Começa com um estrondo

5 ideias consensuais em astronomia que podem ser derrubadas em breve

• Com apenas alguns ingredientes, como as leis da física, o conteúdo do Universo e um conjunto de condições iniciais, podemos entender quase todo o Universo.
• Mas há alguns aspectos do Universo que achamos que entendemos que podem não dar certo da maneira que assumimos.
• Aqui estão 5 ideias em astronomia, atualmente aceitas pela maioria dos astrônomos, onde as próximas décadas podem nos despertar rudemente para suas falhas fundamentais.

Desde 1920, determinamos o tamanho, escopo e origem do Universo observável.

Quanto mais longe olhamos, mais perto no tempo estamos vendo o Big Bang. À medida que nossos observatórios melhoram, podemos ainda revelar as primeiras estrelas e galáxias, e descobrir os limites até os quais, além delas, não existem. Embora os objetos mais distantes se afastem de nós com uma rapidez incrível, a expansão do Universo obedece a uma relação muito simples entre distância e velocidade aparente de recessão, com a relação dada pelo que (duvidosamente?) chamamos de constante de Hubble.

A inflação cósmica precedeu o Big Bang, formando núcleos atômicos, átomos, estrelas e galáxias sucessivamente.

As flutuações quânticas que ocorrem durante a inflação se estendem por todo o Universo e quando a inflação termina, elas se tornam flutuações de densidade. Isso leva, ao longo do tempo, à estrutura em grande escala do Universo hoje, bem como às flutuações de temperatura observadas na CMB. Novas previsões como essas são essenciais para demonstrar a validade de um mecanismo de ajuste fino proposto e para testar (e potencialmente descartar) alternativas.

Ainda assim, muitos aspectos do nosso quadro padrão permanecem incertos.

Este pequeno pedaço do campo profundo GOODS-N, fotografado com muitos observatórios, incluindo Hubble, Spitzer, Chandra, XMM-Newton, Herschel, o VLT e outros, contém um ponto vermelho aparentemente normal. Esse objeto, um híbrido quasar-galáxia de apenas 730 milhões de anos após o Big Bang, pode ser a chave para desvendar o mistério da evolução galáxia-buraco negro. Antes especulativa, a evidência da existência física e onipresença dos buracos negros agora é esmagadora.

Aqui estão cinco conclusões preliminares potencialmente incorretas.

Vários componentes e contribuintes para a densidade de energia do Universo e quando eles podem dominar. Observe que a radiação é dominante sobre a matéria por aproximadamente os primeiros 9.000 anos, então a matéria domina e, finalmente, surge uma constante cosmológica. (Os outros não existem em quantidades apreciáveis.) Os neutrinos se comportam primeiro como radiação e depois como matéria. No entanto, a energia escura pode não ser exatamente uma constante cosmológica e pode evoluir se assumirmos incorretamente sua natureza.

1.) A energia escura é uma constante cosmológica.

Medir o tempo e a distância (à esquerda de “hoje”) pode informar como o Universo evoluirá e acelerará/desacelerará no futuro. Ao vincular a taxa de expansão ao conteúdo de matéria e energia do Universo e medir a taxa de expansão, podemos chegar a um valor para um tempo de Hubble no Universo, mas esse valor não é uma constante; ela evolui à medida que o Universo se expande e o tempo flui.

Galáxias distantes recuam cada vez mais rápido com o passar do tempo: demonstrado observacionalmente desde 1998.

As últimas restrições da análise do Pantheon+, envolvendo 1550 supernovas do tipo Ia, são inteiramente consistentes com a energia escura sendo nada mais do que uma constante cosmológica “baunilha”. Não há evidências que favoreçam sua evolução no tempo ou no espaço, mas qualquer desvio de w = -1 e w_a ou w' igual a 0 alteraria totalmente o destino presumido do nosso Universo.

Mas energia escura poderia fortalecer ou enfraquecer .

Os destinos distantes do Universo oferecem uma série de possibilidades, mas se a energia escura for realmente uma constante, como indicam os dados, ela continuará seguindo a curva vermelha, levando ao cenário de longo prazo frequentemente descrito aqui: da eventual morte por calor do Universo. Se a energia escura evolui com o tempo, um Big Rip ou um Big Crunch ainda são admissíveis.

Os próximos telescópios EUCLID e Nancy Roman podem descobrir a quintessência.

Esta ilustração compara os tamanhos relativos das áreas do céu cobertas por dois levantamentos: o High Latitude Wide Area Survey do Telescópio Romano Nancy, delineado em azul, e o maior mosaico liderado pelo Hubble, o Cosmological Evolution Survey (COSMOS), mostrado em vermelho . Nos planos atuais, a pesquisa romana será mais de 1.000 vezes mais ampla que a do Hubble, revelando como as galáxias se aglomeram no tempo e no espaço como nunca antes e permitindo as restrições mais rígidas de todos os tempos à energia escura.

2.) As estrelas são anteriores aos buracos negros.

A anatomia de uma estrela muito massiva ao longo de sua vida, culminando em uma Supernova Tipo II quando o núcleo fica sem combustível nuclear. O estágio final da fusão é tipicamente a queima de silício, produzindo ferro e elementos semelhantes a ferro no núcleo por apenas um breve período antes que uma supernova ocorra. Se o núcleo desta estrela for massivo o suficiente, produzirá um buraco negro quando o núcleo entrar em colapso.

Teoricamente, os buracos negros surgem primeiro de cadáveres estelares.

As fotos visíveis/próximas do IR do Hubble mostram uma estrela massiva, com cerca de 25 vezes a massa do Sol, que desapareceu, sem supernova ou outra explicação. O colapso direto é a única explicação razoável candidata e é uma maneira conhecida, além de supernovas ou fusões de estrelas de nêutrons, de formar um buraco negro pela primeira vez.

Mas o Big Bang poderia permitir buracos negros primordiais .

Se o Universo nasceu com buracos negros primordiais, um cenário completamente fora do padrão, e se esses buracos negros serviram como sementes dos buracos negros supermassivos que permeiam nosso Universo, haverá assinaturas de que futuros observatórios, como o Telescópio Espacial James Webb , será sensível a.

Resfriado, fluxos maciços de gás também podem gerar buracos negros , predando estrelas.

Este trecho de uma simulação de supercomputador mostra pouco mais de 1 milhão de anos de evolução cósmica entre duas correntes frias de gás convergentes. Nesse curto intervalo, pouco mais de 100 milhões de anos após o Big Bang, aglomerados de matéria crescem para possuir estrelas individuais contendo dezenas de milhares de massas solares, cada uma nas regiões mais densas. Isso poderia fornecer as sementes necessárias para os buracos negros mais antigos e massivos do Universo, bem como as primeiras sementes para o crescimento de estruturas galácticas.

3.) Os planetas jovianos protegem os terrestres.

Durante o encontro de sobrevoo da Voyager 1 com Júpiter em 1979, um breve “ponto” de luz foi visto na superfície de Júpiter, representando o primeiro evento de bólido observado na atmosfera de Júpiter. Júpiter experimenta milhares de vezes mais eventos como a Terra, no mínimo, pois sua gravidade atrai um grande número de objetos que não o atingiriam, apesar de seu tamanho enorme, caso contrário.

Objetos do Sistema Solar mais potencialmente perigosos atacar Júpiter, não a Terra .

4 segundos de vídeo, em loop aqui, são suficientes para mostrar a totalidade do evento de impacto de 13 de setembro de 2021 que ocorreu em Júpiter, visto da Terra.

Mas as simulações indicam que Júpiter aumenta a taxa de impacto terrestre em ~350%.

A animação mostra um mapeamento das posições de objetos conhecidos próximos à Terra (NEOs) em pontos no tempo nos últimos 20 anos e termina com um mapa de todos os asteroides conhecidos em janeiro de 2018. É vital que reconheçamos que os mais perigosos asteróides de todos, ou seja, os que cruzam a órbita da Terra com mais frequência, em grande parte não foram caracterizados. Embora Júpiter absorva muitos asteróides e cometas, ele também pode redirecioná-los, potencialmente colocando em risco ainda mais a Terra.

Talvez planetas gigantes são inimigos , não amigos.

Uma comparação de tamanho em escala da Terra e Júpiter. Se olharmos para esses dois mundos apenas em termos de área de seção transversal, a de Júpiter é 125 vezes maior, o que deve levar a uma taxa de colisão com asteróides e cometas 125 vezes maior que a da Terra. Mas a taxa real é muito, muito maior, devido a Júpiter superando a Terra por um fator de ~ 317. A atração gravitacional de Júpiter, combinada com seu tamanho, resulta em uma taxa de colisão 10.000+ maior que a taxa de colisão da Terra com objetos interplanetários.

4.) A maior parte da galáxia é inabitável.

Entre suas muitas descobertas, a missão Gaia da ESA descobriu que a Via Láctea não só tem uma deformação em seu disco galáctico, mas que a deformação no disco precessa e oscila, completando uma rotação completa para aproximadamente cada três revoluções do Sol. em amarelo) em torno do centro galáctico. A maioria dos astrônomos assume que regiões com muitos cataclismos estelares, como os centros das galáxias, podem ser completamente inabitáveis. Mas esta imagem está longe de ser certa.

Os centros galácticos são muito variáveis ​​energeticamente para a vida?

A maioria das galáxias contém apenas algumas regiões de formação estelar: onde o gás está entrando em colapso, novas estrelas estão se formando e o hidrogênio ionizado é encontrado em uma bolha ao redor dessa região. Em uma galáxia starburst, praticamente toda a galáxia em si é uma região de formação de estrelas, com M82, a Galáxia do Charuto, sendo a mais próxima dessas propriedades. A radiação de estrelas quentes e jovens ioniza uma variedade de gases atômicos e moleculares, particularmente na região central da galáxia. Erupções, supernovas e radiação serão comuns nesses ambientes, mas não necessariamente tão onipresentes que a vida prosperar e se sustentar em um mundo seja impossível.

A “zona habitável galáctica” permanece duvidosa.

Embora pesquisas do início dos anos 2000 professassem que a habitabilidade só deveria ser possível em um anel anular ao redor da maioria das galáxias semelhantes à Via Láctea, com baixa metalicidade e cataclismos estelares frequentes e/ou interações gravitacionais densas desfavorecendo a vida nas regiões externas ou internas, essa pesquisa tem sido posta em causa, particularmente no que diz respeito às regiões galácticas interiores.

Cataclismos comuns podem não proibir a habitabilidade planetária.

Este mapa codificado por cores mostra a abundância de elementos pesados ​​de mais de 6 milhões de estrelas na Via Láctea. Estrelas em vermelho, laranja e amarelo são tão ricas em elementos pesados ​​que deveriam ter planetas; estrelas codificadas em verde e ciano raramente deveriam ter planetas, e estrelas codificadas em azul ou violeta não deveriam ter absolutamente nenhum planeta ao seu redor. Observe que o plano central do disco galáctico, estendendo-se até o núcleo galáctico, tem potencial para planetas rochosos habitáveis.

5.) Os aglomerados globulares são livres de planetas.

Aqui no coração de Omega Centauri, um dos maiores e mais ricos aglomerados globulares visíveis da localização da Terra dentro da Via Láctea, muitas estrelas de várias cores foram fotografadas. Apesar dos longos tempos de exposição dedicados ao Omega Centauri e aos milhões de estrelas no interior, nenhum evento de trânsito foi observado. Isso ocorre porque nenhuma estrela em aglomerados globulares pode manter seus planetas? Ou porque as estrelas fotografadas são preferencialmente muito baixas em metalicidade para formá-las?

As pesquisas de trânsito não descobriram nenhum planeta de aglomerado globular.

Este diagrama mostra a descoberta dos primeiros mais de 5.000 exoplanetas que conhecemos e onde eles estão localizados no céu. Os círculos mostram a localização e o tamanho da órbita, enquanto sua cor indica o método de detecção. Observe que os recursos de agrupamento dependem de onde estamos procurando, não necessariamente de onde os planetas são encontrados preferencialmente. Nenhum planeta foi encontrado dentro de aglomerados globulares, incluindo os 47 Tucanae e Omega Centauri.

Mas as interações gravitacionais podem não proibi-los.

Em ambientes densos com muitas estrelas, como aglomerados de estrelas jovens, o centro galáctico ou os centros de aglomerados globulares, as interações gravitacionais podem perturbar as órbitas dos exoplanetas, tornando-os instáveis. No entanto, esta pode não ser a explicação de por que nenhum planeta foi encontrado em aglomerados globulares; talvez a natureza pobre em metal dos aglomerados examinados seja o motivo pelo qual nenhum planeta está presente.

Globulares ricos em elementos pesados ​​podem conter planetas; a busca continua.

Principalmente Mute Monday conta uma história astronômica em imagens, recursos visuais e não mais de 200 palavras. Fale menos; sorria mais.

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