Se a cosmologia está em crise, então estas são as 19 galáxias mais importantes do universo
Estas são as 19 galáxias conhecidas onde as supernovas do Tipo Ia e as estrelas variáveis Cefeidas individuais foram observadas e medidas. Esse é um número muito pequeno, estatisticamente, para tirar conclusões sobre todo o Universo. (S.L. Hoffmann et al. (2016) ApJ, V. 830, №1)
Diferentes métodos de medição da taxa de expansão fornecem valores diferentes. Este pino é fundamental.
Na ciência, diferentes métodos de medição das mesmas propriedades devem produzir os mesmos resultados.
O Universo em expansão, cheio de galáxias e a estrutura complexa que observamos hoje, surgiu de um estado menor, mais quente, mais denso e mais uniforme. Levou milhares de cientistas trabalhando por centenas de anos para chegarmos a esta imagem, e ainda assim a falta de consenso sobre qual é a taxa de expansão realmente nos diz que ou algo está terrivelmente errado, temos um erro não identificado em algum lugar, ou há uma nova revolução científica no horizonte. (C. FAUCHER-GIGUÈRE, A. LIDZ, E L. HERNQUIST, SCIENCE 319, 5859 (47))
Mas quando se trata do Universo em expansão , dois conjuntos de grupos obter resultados consistentemente diferentes .
Uma série de diferentes grupos que buscam medir a taxa de expansão do Universo, juntamente com seus resultados codificados por cores. Observe como há uma grande discrepância entre os resultados iniciais (dois principais) e tardios (outros), com as barras de erro sendo muito maiores em cada uma das opções de atraso. (L. VERDE, T. TREU E A. G. RIESS (2019), ARXIV: 1907.10625)
Os sinais do Universo primitivo produzem taxas de expansão de 67 km/s/Mpc, enquanto os sinais tardios produzem valores sistematicamente maiores.
O melhor mapa do CMB e as melhores restrições à energia escura e o parâmetro Hubble dele. Chegamos a um Universo que é 68% de energia escura, 27% de matéria escura e apenas 5% de matéria normal desta e de outras linhas de evidência, com uma taxa de expansão de 67 km/s/Mpc. (ESA & THE PLANCK COLABORATION (TOP); P. A. R. ADE ET AL., 2014, A&A (BAIXO).)
No entanto, cada medição individual está sujeita a erros e incertezas inerentes ao método utilizado.
Velas padrão (L) e réguas padrão (R) são duas técnicas diferentes que os astrônomos usam para medir a expansão do espaço em vários tempos/distâncias no passado. Com base em como quantidades como luminosidade ou tamanho angular mudam com a distância, podemos inferir o histórico de expansão do Universo. Usar o método da vela faz parte da escada de distância, produzindo 73 km/s/Mpc. O uso da régua faz parte do método de sinal inicial, produzindo 67 km/s/Mpc. (NASA/JPL-CALTECH)
De todos os sinais tardios, aquele com a menor incerteza é baseado na escada de distância cósmica.
A construção da escada de distância cósmica envolve ir do nosso Sistema Solar às estrelas, às galáxias próximas e às distantes. Cada etapa traz consigo suas próprias incertezas, especialmente a variável Cefeida e as etapas de supernovas; também seria tendencioso para valores mais altos ou mais baixos se vivêssemos em uma região subdensa ou superdensa. (NASA, ESA, A. FEILD (STSCI) E A. RIESS (STSCI/JHU))
De apenas três medições - paralaxe, cefeidas e supernovas do tipo Ia - eles derivam um valor com apenas 2% de incerteza.
A Estrela Variável RS Puppis, com seus ecos de luz brilhando através das nuvens interestelares. As estrelas variáveis vêm em muitas variedades; uma delas, as variáveis Cefeidas, podem ser medidas tanto dentro de nossa própria galáxia quanto em galáxias de até 50 a 60 milhões de anos-luz de distância. Isso nos permite extrapolar distâncias de nossa própria galáxia para muito mais distantes no Universo. Outras classes de estrelas individuais, como uma estrela na ponta do AGB ou uma variável RR Lyrae, podem ser usadas em vez de Cefeidas. Os resultados recentes da ponta do gigante vermelho apontam atualmente para um valor de última hora menor de 69,8 km/s/Mpc. (NASA, ESA E EQUIPE HUBBLE HERITAGE)
Mas conectar essas medições díspares requer encontrar galáxias com cefeidas e supernovas.
A galáxia espiral UGC 9391, mostrada aqui, é uma das 19 galáxias importantes conhecidas por terem abrigado uma supernova Tipo Ia (cruz azul) observada recentemente, bem como estrelas variáveis Cefeidas individuais e resolúveis. Mesmo uma pequena incerteza em uma amostra de apenas 19 galáxias pode influenciar esses resultados para valores artificialmente mais altos. (NASA, ESA, L. FRATTARE (STSCI) E A. RIESS (STSCI/JHU) ET AL.)
Apesar de enormes pesquisas e décadas de observações cuidadosas, apenas 19 galáxias conhecidas tiveram ambos .
NGC 3972, retratada aqui, é outra das 19 galáxias conhecidas que estão próximas o suficiente para ter estrelas variáveis Cefeidas individuais resolvidas dentro delas (círculos amarelos), mas também para ter uma supernova observada (rotulada, com diamante) explodindo dentro dela nas últimas décadas. Galáxias como essa são cruciais para construir uma escada de distância cósmica bem-sucedida, mas correm o risco de fornecer uma amostra tendenciosa. A força de uma escada de distância é tão boa quanto seu degrau mais fraco. (NASA, ESA, A. RIESS (STSCI/JHU))
Esta pequena amostra pode ser inerentemente tendencioso , uma preocupação legítima entre os astrônomos no campo.
A bela galáxia espiral barrada NGC 1015, mostrada aqui como fotografada pelo Telescópio Espacial Hubble em 2013, também contém muitas estrelas variáveis Cefeidas, bem como uma supernova recente do Tipo Ia observada. Esta informação é usada para calibrar a luminosidade de supernovas distantes do Tipo Ia que não podem ser medidas junto com as Cefeidas, mas mesmo um pequeno viés no nível de ~alguns por cento talvez possa explicar toda essa controvérsia cósmica. (NASA, ESA, A. RIESS (STSCI/JHU))
tem dois mecanismos que criam supernovas Tipo Ia , e regiões ricas em Cefeidas provavelmente contêm ambos: outro viés potencial.
Duas maneiras diferentes de fazer uma supernova Tipo Ia: o cenário de acreção (L) e o cenário de fusão (R). Sem um companheiro binário, nosso Sol nunca poderia se tornar uma supernova acumulando matéria, mas poderíamos nos fundir com outra anã branca na galáxia, o que poderia nos levar a revitalizar em uma explosão de supernova Tipo Ia. (NASA / CXC / M. WEISS)
O cientista Lucas Macri observou, em casos históricos semelhantes , o universo estava tentando lhe dizer que você não tinha o quadro completo.
Antes de convergir para um valor de ~71 km/s/Mpc, os valores para a taxa de expansão do Hubble moderno passaram por um enorme número de mudanças, como grandes descobertas como a existência de dois tipos de Cefeidas, uma compreensão de velocidades peculiares, calibração questões e suposições sobre as propriedades dos indicadores de distância representavam questões reais, físicas, cuja resolução resultou em uma melhor compreensão da astrofísica que governa o Universo. Talvez a resolução deste quebra-cabeça atual seja a mesma. (J. HUCHRA, 2008)
Com mais exemplos e dados aprimorados, os cosmólogos esperam finalmente resolver esse enigma.
Com o passar do tempo, espera-se que um número maior de galáxias próximas experimente explosões de supernovas do Tipo Ia dentro delas. Como medir Cefeidas em galáxias próximas é um desafio menor do que encontrar supernovas do Tipo Ia próximas, isso deve nos permitir aumentar o número significativamente, reduzindo nossas incertezas e diminuindo a probabilidade de vieses em qualquer medição de escada de distância específica. (NASA / SWIFT)
Principalmente Mute Monday conta uma história astronômica em imagens, recursos visuais e não mais de 200 palavras. Fale menos; sorria mais.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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