Por que os cálculos recentes dos cientistas sobre matéria escura e energia escura são tão importantes

Em 1998, cientistas Eu encontrei uma incrível verdade cósmica. Eles percebem não apenas que o universo está se expandindo, mas também parece estar. acelerando Com o passar dos anos, ela é acelerada por uma força que nem podemos ver.

Esse efeito misterioso logo ficou conhecido como energia escura e é um dos maiores mistérios da física.

Um aspecto igualmente, se não mais, confuso de nosso universo chamado matéria escura complementará um conceito abrangente de cientistas. Apareceu pela primeira vez em 1933 Para descrever tudo o que constitui as sutis barreiras semelhantes a halos que simplesmente impedem o colapso das galáxias. (Outra força que não podemos compreender com o olho humano.)

Mas mesmo que não sejamos capazes de compreender a natureza indescritível de Matéria escura e energia escura Com a visão, somos capazes de medi-lo com matemática. E na quarta-feira em Uma série de artigos no Astrophysical Journalos astrofísicos conseguiram colocar Mais preciso até agora Sobre a formação e evolução do nosso universo – incluindo o universo escuro.

Usando um poderoso mecanismo analítico chamado Pantheon+, a equipe descobriu que o universo é composto por cerca de dois terços de energia escura e um terço de matéria, a maior parte na forma de matéria escura. Mais especificamente, eles suspeitam que 66,2% do universo apareça como energia escura, enquanto os 33,8% restantes pertencem à matéria escura e visível.

Talvez ainda mais empolgante do que o resultado do Pantheon+ seja a maneira como ele funciona. Em suma, a equipe usou uma série de poderosas lâmpadas cósmicas para olhar para trás e documentar o conteúdo do universo como era há mais de 10 bilhões de anos.

Por “flashes”, quero dizer uma supernova Tipo 1a.

Essas explosões estelares são tão brilhantes que superam galáxias inteiras e, portanto, são vistas a distâncias de bilhões de anos-luz da Terra. São como lanternas, mas em vez de iluminar um longo corredor, iluminam o túnel sem fim do espaço e do tempo. Na verdade, é importante descobrir o universo escuro, ajudando a revelar a presença de matéria escura em 1933 e energia escura em 1998.

O Pantheon+ levou as coisas para o próximo nível. Os cientistas por trás da análise se concentraram em mais de 1.500 supernovas que, quando agrupadas, iluminam coletivamente cerca de três quartos do universo conhecido. Já parou.

“Com este conjunto de dados combinado do Pantheon+, obtemos uma visão precisa do cosmos desde o momento em que a matéria escura dominava o universo sob o controle da energia escura”, disse Dillon Brout, astrônomo do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, em um relatório. declaração.

“Este conjunto de dados é uma oportunidade única de ver a energia escura em ação e impulsionar a evolução do universo nos níveis mais altos atualmente”, disse Prout.

Isso poderia resolver alguns debates científicos

No caminho, Legacy of the Pantheon+ se prepara para transcender o universo sombrio.

Como um bônus adicional, a ferramenta analítica também confirmou que o universo está realmente se expandindo em ritmo acelerado, E a Ela forneceu evidências muito promissoras para apoiar uma pedra angular do pensamento científico: Modelo Padrão de Física de Partículas.

Essa estrutura ilustra muito bem como cada partícula conhecida se comporta de forma independente, bem como entre si, e até serve como base para muitas teorias importantes sobre o que realmente é o universo escuro.

“Somos capazes de colocar as restrições mais precisas sobre a dinâmica e a história do universo até hoje”, disse Prott. “Nós vasculhamos os dados e agora podemos dizer com mais confiança do que nunca como o universo evoluiu ao longo dos tempos e que as melhores teorias atuais de energia escura e matéria escura são poderosas”.

Em outras palavras, o Pantheon+ pode nos dizer que devemos acabar com algumas teorias alternativas de matéria escura e energia escura Não conectado ao formulário padrão. Essas teorias podem, bem, estar incorretas.

Além disso, também temos que falar sobre minha pontuação favorita pessoal para conjuntos de dados Pantheon+. Finalmente, poderia ajudar a pôr fim a um longo e acalorado debate entre os físicos.

Podemos finalmente estar a caminho de decifrar o que é conhecido como Constante de Hubble. Um pouco.

Basicamente, sabemos que o universo está se expandindo exponencialmente. Podemos literalmente ver isso acontecendo em tempo real. Mas os cientistas não podem concordar com a taxa exata em que essa expansão está ocorrendo. A chave para a solução é a constante de Hubble, mas diferentes métodos de cálculo dessa constante parecem dar respostas diferentes.

Embora, depois de reunir a amostra do Pantheon + com dados de outra colaboração científica, um comunicado de imprensa de Harvard afirme que agora podemos ter a medição local mais rigorosa da taxa de expansão atual do universo. (A palavra-chave aqui é “local”.

Em resumo, a colaboração encontrou a constante de Hubble de 73,4 quilômetros (45,6 milhas) por segundo por megaparsec (quilômetros/seg/milhões de metros cúbicos) com incrível precisão. 1,3% de dúvida.

O comunicado explica: “Em outras palavras, para cada megaparsec, ou 3,26 milhões de anos-luz, a análise estima que no universo próximo, o próprio espaço está se expandindo a mais de 160.000 milhas por hora”. Esse número, para contextualizar, é exatamente em meados de 2001 Marcos de medição 72 km/s/milhões de peças Os relatórios subsequentes são de 74 km/s/mcm.

No entanto, está muito longe da outra medição líder que indica uma constante de 69,8 km/s/milhões de segmentos.

Bem, sim, ainda há uma contradição. E novamente, a constante Pantheon + depende de medições “locais”.

Como tal, a equipe do Pantheon+ afirma que “observações de uma era completamente diferente na história do universo predizem uma história diferente”. E assim, de certa forma, a existência da nova constante anisotrópica de Hubble pode ser Não A tensão do Hubble está resolvida, mas em vez de escalar um debate já tenso? Como eu disse, é complicado.

“Pensamos que seria possível encontrar evidências de uma nova solução para esses problemas em nosso conjunto de dados, mas descobrimos que nossos dados excluem muitas dessas opções e que as discrepâncias profundas permanecem tão intratáveis ​​como sempre”, disse Pruitt. .

Mas no final, como os resultados do Pantheon+ são tão primitivos, talvez eles possam pelo menos esclarecer o ponto de discórdia na controvérsia em andamento do Hubble.

“Muitas teorias modernas estão começando a apontar para uma nova física estranha no início do universo”, disse Prott. “No entanto, essas teorias não verificadas precisam resistir ao processo científico, e a tensão do Hubble continua sendo um grande desafio”.

A física está cheia de quebra-cabeças, quebra-cabeças complexos e, francamente, obstáculos. Mas gosto de imaginar esses obstáculos como um catalisador para continuar esse campo e mudar mentes. É por isso que o Pantheon+ foi criado em primeiro lugar.

Com esse mecanismo, certamente avançamos na dissecação da verdade sobre o lado sombrio do nosso universo – para dizer o mínimo. Ou, como diz Prout, “Pantheon+ nos dá nossa melhor oportunidade de restringir a energia escura, suas origens e evolução”.