Pergunte a Ethan: O 'Grande Atrator' derrotará a energia escura?
O superaglomerado Laniakea, com a posição da Via Láctea mostrada em vermelho. Crédito da imagem: Tully, R. B., Courtois, H., Hoffman, Y & Pomarède, D. Nature 513, 71–73 (2014).
A atração mais forte por centenas de milhões de anos-luz vai de igual para igual contra a força mais energética de todas.
Detectamos movimento ao longo desse eixo, mas no momento nossos dados não podem afirmar com tanta força quanto gostaríamos se os clusters estão indo ou vindo.
– Alexandre Kashlinsky
Nas maiores escalas do Universo, a energia escura faz com que a expansão do Universo acelere. Ele não apenas afasta as galáxias distantes cada vez mais ao longo do tempo, mas também faz com que elas acelerem em relação à perspectiva uma da outra. Mas, por outro lado, a gravitação faz com que a matéria se agrupe, como nossa própria galáxia e grupo local, e pode derrotar essa expansão se você reunir uma quantidade grande o suficiente de matéria em um local. Mas galáxias e grupos não são as maiores estruturas que conhecemos. O Universo também tem aglomerados e superaglomerados de galáxias, e nós temos algumas em nosso próprio quintal! Será que um desses derrotará a energia escura no final? Bob Simone quer saber:
Se estivermos apenas ligados a [Andrômeda], e todo o resto eventualmente escapar do nosso universo visível, como todos nós podemos estar indo para o grande atrator (ou o que quer que estejamos indo para o centro gravitacional de Laniakea? )?
Existem milhares de galáxias não tão distantes, cosmicamente, que estão nos puxando.
A cadeia de Markarian com o nome das galáxias, localizada no/perto do centro do Aglomerado de Virgem. Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Bilbo-le-hobbit, baseado no trabalho de By Packbj, sob um c.c.-by-s.a. 3.0 licença.
Eles vão nos puxar no final, apesar da energia escura? Ou a energia escura nos fará expandir rápido o suficiente, e em breve, para evitar que isso aconteça? Para responder a essa pergunta, precisaremos observar três coisas: a expansão do Universo, as imperfeições locais nesse movimento e como é o Universo perto de nós.
A descoberta do Hubble de uma variável Cefeida na galáxia de Andrômeda, M31, abriu o Universo para nós. Crédito da imagem: E. Hubble, NASA, ESA, R. Gendler, Z. Levay e Hubble Heritage Team.
1.) A expansão do Universo . Na década de 1920, Edwin Hubble conseguiu identificar uma classe conhecida de estrelas – variáveis Cefeidas – nos objetos em forma de espiral vistos no céu. Com o tempo, eles pareciam brilhar e escurecer periodicamente, com uma quantidade específica de tempo inerente a cada estrela. Há uma relação brilho/período de tempo que todas essas estrelas obedecem, o que significa que, se você puder medir esse período de tempo e seu brilho aparente, poderá descobrir a que distância cada estrela e, portanto, a galáxia em que está, realmente está de você.
Este conceito é conhecido como vela padrão , e progredimos de Cefeidas para outras propriedades de galáxias para supernovas do tipo Ia como as velas padrão mais brilhantes e facilmente identificáveis que existem. O que conseguimos determinar através desses métodos é que existe uma relação conhecida como lei de Hubble em todas as direções que olhamos: que a velocidade com que um objeto parece se afastar de nós é proporcional ao parâmetro de Hubble multiplicado pela distância a esse objeto. Você pode ter ouvido isso chamado de constante de Hubble antes, e essa foi uma boa maneira de pensar sobre isso nos anos e décadas anteriores ao Telescópio Espacial Hubble, já que tínhamos olhado apenas metade do Universo naquele ponto. Mas quanto mais olhávamos, melhor conseguíamos perceber que a expansão do Universo não estava apenas mudando ao longo do tempo, estava acelerando de uma maneira que nos dizia que havia mais no Universo do que apenas matéria, radiação e espaço curvo.
A relação distância/desvio para o vermelho, incluindo os objetos mais distantes de todos, vistos com supernovas do tipo Ia. Todos os dados originais do Hubble caberiam no primeiro pixel do gráfico. Crédito da imagem: Ned Wright, com base nos dados mais recentes de Betoule et al.
Em vez disso, o Universo hoje era composto de aproximadamente 70% de energia escura, que se torna cada vez mais importante com o passar do tempo. Metade da idade do Universo atrás, a energia escura ainda não era perceptível, pois era apenas uma pequena porcentagem da densidade total de energia. Mas à medida que a matéria e a radiação se diluem e diminuem de densidade, a energia escura passa a dominar a expansão do Universo, causando a aceleração que vemos hoje. Isso significa que quaisquer estruturas que ainda não estivessem gravitacionalmente ligadas - que não se tornaram mais densas que a média em uma quantidade grande o suficiente - nunca acabariam unidas neste Universo. Em vez disso, eles acelerariam conforme a expansão do Universo ditasse.
2.) Imperfeições locais a esse movimento . Mas mesmo em escalas de distância de milhões de anos-luz de tamanho, a gravitação teve tempo de sobra para unir o Universo. Trilhões de aglomerados de estrelas e centenas de bilhões de galáxias se formaram no Universo nos primeiros bilhões de anos desde o Big Bang, à medida que a estrutura em grande escala do Universo se tornou rica e complexa. As maiores regiões superdensas cresceram não apenas em galáxias, mas em grupos e aglomerados de dezenas, centenas ou milhares de galáxias, todas unidas em uma região gigante.
A atração gravitacional dessas imperfeições é muito importante. Quando olhamos para uma galáxia como Andrômeda, nossa vizinha mais próxima, a vemos a cerca de 2,5 milhões de anos-luz de distância. Com base na expansão do Universo, ele deveria estar se afastando de nós. Mas a atração gravitacional da Via Láctea em Andrômeda – e de Andrômeda de volta a nós na Via Láctea – pode derrotar a expansão se essas duas galáxias forem massivas o suficiente. Se a força atrativa entre eles for grande o suficiente, e foi grande o suficiente cedo o suficiente, nos tornaremos gravitacionalmente ligados. embora a energia escura possa afastar as galáxias distantes de nós, eventualmente cairemos umas nas outras e nos fundiremos em uma única estrutura gigante ao longo do tempo.
Sequência ilustrativa que mostra a colisão das galáxias Via Láctea (à direita) e Andrômeda, vista do nosso ponto de vista. Crédito da imagem: NASA; ESA; Z. Levay e R. van der Marel, STScI; T. Hallas e A. Mellinger.
Isso vai acontecer! Este é o destino real do nosso grupo local. A grande questão, então, para chegar ao ponto de Bob, é o que está acontecendo com o grande atrator e os aglomerados e superaglomerados mais próximos de nossa localização? Para isso, precisamos mapear o Universo local próximo.
Os fluxos de galáxias mapeados com o campo de massa nas proximidades. Crédito da imagem: Helene M. Courtois, Daniel Pomarede, R. Brent Tully, Yehuda Hoffman, Denis Courtois, de Cosmography of the Local Universe (2013).
3.) Como é o Universo perto de nós . Com mais de 80% de precisão, fizemos exatamente isso! (As partes que perdemos são as galáxias localizadas atrás do plano galáctico, que são muito difíceis de ver da nossa perspectiva.) Podemos dar uma olhada em três coisas ao mesmo tempo:
- Todas as galáxias individuais ao nosso redor e medem seus movimentos em relação a nós.
- A expansão do Universo do Hubble, e combinada com as distâncias galácticas, inferem o quanto esses movimentos galácticos partir da lei de Hubble.
- As massas medidas e inferidas do que vemos ao nosso redor e determinam quais massas precisam estar presentes em quais locais do Universo para causar os movimentos que vemos.
Então mapeamos o Universo local, em termos de posição e movimento, e mapeamos a massa local, e vemos como as coisas estão se movendo e por quê.
Crédito da imagem: R. Brent Tully (U. Hawaii) et al., SDvision, DP, CEA/Saclay, de Laniakea, nosso superaglomerado local de galáxias.
O projeto de fluxos cósmicos recentemente reuniu todas essas informações e determinou que a Via Láctea está ligada como parte do grupo local, que nosso grupo é um dos muitos grupos próximos, mas fora do Aglomerado de Virgem, e que todos esses grupos e aglomerados , combinado com alguns outros, formam uma superestrutura maior conhecida como o superaglomerado Laniakea . A massa tem que estar lá para explicar os movimentos dessas estruturas locais, onde a massa faltante era anteriormente simplesmente chamada de Grande Atrator porque os movimentos que vimos não combinavam com as massas que encontramos.
A estrutura muito grande - a coleção de galáxias em Laniakea que é responsável por essa grande força atrativa - faz com que o grupo local e muitas outras galáxias em nosso superaglomerado local se movam em direção a essa massa. Eles se afastam significativamente do fluxo do Hubble: por muitas centenas de quilômetros por segundo. É uma força real, um efeito substancial, e funciona para lutar contra a expansão do Hubble e a energia escura.
Mas perde.
As várias galáxias do Superaglomerado de Virgem, agrupadas e agrupadas. Cada grupo/cluster individual é desvinculado de todos os outros. Crédito da imagem: Andrew Z. Colvin, via Wikimedia Commons.
A energia escura e a atual expansão do Universo não é apenas mais forte do que a atração atrativa do superaglomerado local, nem é uma competição. A velocidade peculiar, ou o afastamento da expansão do Hubble, é apenas cerca de 20% do que seria necessário para nos ligar a essa grande estrutura. Na verdade, a estrutura em si nem é limitada; este superaglomerado é apenas uma estrutura aparente e, à medida que o Universo evolui, a própria Laniakea se dissociará.
Então, a resposta completa para sua pergunta, Bob, é que estamos sendo puxados para Laniakea, para o Grande Atrator, mas a força com a qual estamos sendo puxados é lamentavelmente insuficiente para nos fazer cair. superaglomerado para se afastar de nós a uma taxa um pouco menor do que a média e permanecer ao nosso alcance por alguns bilhões de anos a mais do que uma galáxia equidistante no lado oposto do céu. Laniakea é real e maciço, mas também é temporário, e não é maciço o suficiente para se manter unido ou para eventualmente nos atrair. O destino de nosso grupo local é solitário, afinal.
Envie suas perguntas Ask Ethan para beginwithabang no gmail ponto com !
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