Repercussões e significado da descoberta da equipa de Nelson Nunes

Question

Primeiro faço a necessária introdução e enquadramento da pergunta.

Está de parabéns o nosso amigo Prof. Nelson Nunes, que fez parte da equipa de concluiu da aceleração da expansão do Universo. Por isso mesmo, o Diário de Notícias de 20 de Novembro de 2014 lhe dedica uma página inteira, a página 2. Esta pergunta é dirigida ao próprio Prof. Nelson Nunes, um dos especialistas do "Astronomia Q & A", neste caso em Cosmologia, com quem temos a felicidade de poder aprender mais.

Aqui vai a pergunta, precedida de uma introdução minha:

Suponhamos três equipas de cosmologistas investigando nos momentos t1, t2 e t3, espaçados de um milhão de anos entre si, por exemplo. 

Ou seja, t2  =  t1+1Ma;  t3 = t2+1Ma (sendo 1 Ma = um milhão de anos)

 

Se essas três equipas medissem a "constante" de Hubble (H) na sua respectiva época (t1, t2 e t3), obteriam para ela valores H1, H2 H3, sendo H3>H2>H1. Ou seja, o valor de H aumenta lentamente com o tempo. Confirma-se essa hipótese? [Na verdade, de acordo com os últimos resultados, deverá ser H3<H2<H1, como o Prof. Nelson Nunes explica mais abaixo].

 

Numa primeira fase, o Prof. Nelson Nunes confirma a minha dedução, dizendo " é mesmo assim, mas temo que nao tenha sido o primeiro a pensar no assunto. Esse método chama-se Sandage-Loeb test  e é um dos science drives do telescopio E-ELT. Veja esta página aqui: http://www.iac.es/proyecto/codex/pages/science-show-cases.php
As boas noticias são que não vai ter de esperar milhões de anos, mas apenas algumas décadas".

 

Gostaria que tivéssemos aqui uma resposta mais avançada do que a minha constatação, por isso peço ao Prof. Nelson Nunes, cosmologista profissional,  os esclarecimentos adicionais que nos possa dar, ele que trabalha directamente nisso.
Agradeço

Guilherme de Almeida

Answer 1

   Respondendo directamente a questão inicial, de acordo com os dados observacionais actuais,  o Universo expande-se e que começou a acelerar na altura em que o sistema solar se formou. De acordo com os modelos cosmológicos mais simples, isso significa que a constante de Hubble, H, decresce e que quando o Universo começou a acelerar se aproximou de um valor constante H -> Ho. Portanto, a ordem dos valores da constante de Hubble estará na verdade invertida, H3 < H2 < H1.

 

 

O E-ELT, um telescópio em construção no Chile vai poder fazer um exercício deste género, e dá pelo nome de teste de Sandage-Loeb. 

 

   O teste de Sandage-Loeb é uma medida da deriva do desvio para o vermelho de objectos extra-galácticos, obtida a partir da comparação dos espectros de absorção de quasars em épocas diferentes. Define-se desvio para o vermelho, z,  como a razão entre a frequência emitida por uma fonte e a recebida aqui nos nossos telescópios. De forma matemática escreve-se:

 

   1+z = f_emitida/f_recebida

 

onde f é frequência. 

 

Objectos mais distantes têm z maior e objectos mais próximos têm z menor. Isto é consequência da lei de Hubble que essencialmente nos diz que o Universo está em expansão.  

 

A deriva do desvio para o vermelho, dz, num intervalo de tempo dt, estão relacionados através da relação: 

 

dz = dt [Ho (1+z) - H].

 

Se olharmos para vários objectos a z diferentes e medirmos a deriva desse desvio para o vermelho, dz,  durante varias décadas, dt, podemos ficar a conhecer a evolução do Universo de uma forma directa. 

 

Para isso, temos de reparar que para um Universo dominado com uma constante cosmologia corresponde a 

 

H = Ho, 

 

e para um Universo dominado por matéria escura e bariónica temos:

 

H = Ho (1+z)^(3/2).

 

Isso significa que para o primeiro caso

 

dz > 0

 

enquanto que para o segundo

 

dz < 0.

 

O nosso Universo, dizem as observações de supernovas, da radiação cómica de fundo, e da estrutura em larga escala, tem cerca de 30% de matéria escura e bariónica e 70% de energia escura (a constante cosmológica é um exemplo), e portanto, esperamos encontrar um comportamento para dz que é positivo e cresce inicialmente com z (universo que acelera) seguido de um decréscimo para valores negativos para z grandes  correspondendo ao caso em que o Universo estava em fase de desaceleração. 

 

Este vai ser um teste muito importante em cosmologia porque permitirá descartar vários modelos para a evolução do Universo e vai ajudar a determinar as abundâncias das componentes do Universo.  

 

 

Comments

Agradeço ao Prof. Nelson Nunes a sua resposta esclarecedora. Nestas temáticas, o campo é incontornavelmente para especialistas, sem dúvida.

É uma sorte podermos contar com a ajuda e os esclarecimentos do Prof. Nelson Nunes.

GA