Os astrônomos mapeiam a matéria escura indiretamente, através de sua atração gravitacional em outros objetos.
Paul M. Sutter é um astrofísico da Universidade Estadual de Ohioanfitrião de Pergunte a um astronauta e Rádio Espaciale autor de "Seu lugar no universo."Sutter contribuiu com este artigo para Vozes de especialistas do Space.com: artigos de opinião e idéias.
O estudo moderno de todo o universo, o ramo da ciência conhecido como cosmologia, deve seu status atual a muitas figuras notáveis, que remontam a quase um século de pesquisas dedicadas e duramente conquistadas.
Alguns desses nomes podem ser familiares: Albert Einstein, Edwin Hubble, Vera Rubin etc. etc. Recentemente, o comitê do Prêmio Nobel reconheceu as contribuições de um nome que você talvez não reconheça, Jim Peebles, e deu a ele metade do prêmio de física de 2019, "por contribuições à nossa compreensão da evolução do universo e do lugar da Terra no cosmos".
Basta dizer que a cosmologia não estaria onde está hoje sem os esforços de Jim Peebles. Uma coisa é afirmar a Modelo do Big Bang na simplicidade de camiseta (por exemplo, "o universo era menor e mais quente, e agora não é"), mas é algo completamente diferente transformar isso em uma formulação matemática precisa, capaz de fazer previsões para comparar observações. É justo dizer que Peebles ajudou a transformar a cosmologia de "idéia pura e geralmente correta" em "um campo da ciência real". Vamos explorar três avenidas principais nas quais suas idéias nos guiaram:
O fundo cósmico de microondas
Se o universo primitivo era menor do que é hoje, também deve ter sido mais quente e mais denso. E uma vez que você aceita essa realidade, percebe rapidamente que, em algum momento do passado distante, o universo deve ter sido tão denso e tão quente que existia em um estado completamente diferente da matéria.
Há mais de 13 bilhões de anos, quando o universo tinha cerca de um milhão de volumes atuais, todas as coisas do cosmos estavam tão juntas que era um plasma, um estado da matéria em que os elétrons são arrancados dos átomos e liberados para a atmosfera. vagam por conta própria. Naquela época, o universo era bastante intenso.
Mas depois ficou mais velho, ficou maior e mais frio. E em uma certa idade, as temperaturas e pressões caíram abaixo de um limiar crítico e os elétrons foram capazes de se ligar aos átomos sem serem imediatamente eliminados. Num piscar de olhos, o universo se tornou transparente à radiação, e essa luz - literalmente quente no momento de seu lançamento - persiste até os dias atuais, absorvendo o cosmos.
Hoje, porém, essa luz perdeu muito vapor e está esfriando apenas alguns graus acima do zero absoluto, firmemente na faixa de microondas. Esta "fundo cósmico de microondas"foi descoberto acidentalmente por um par de físicos de microondas em 1964, mas sem o conhecimento deles um grupo de teóricos, incluindo Peebles, já havia previsto sua existência. Os físicos de microondas ganharam o Nobel em 1978, mas nunca é tarde para o comitê do Nobel reconhecer o teóricos também.
Matéria escura
Na década de 1970, astrônomo Vera Rubin descobriu algo engraçado acontecendo com galáxias: as estrelas dentro delas estavam orbitando muito rapidamente. Tão rapidamente, de fato, que as galáxias deveriam ter se separado bilhões de anos atrás. Mas lá estavam eles, felizes como amêijoas.
O que estava acontecendo? Não entendemos algo sobre a natureza da gravidade em escalas tão grandes quanto as galáxias? Ou o universo tinha um ingrediente extra que estava escondido para nós até as observações de Rubin?
Alguns astrônomos, incluindo a própria Rubin, pensaram que precisávamos ajustar as leis da física para acertar as coisas. Mas outros, incluindo Peebles, imaginaram que havia mais em uma galáxia do que aparenta. Ele foi um dos primeiros defensores do que chamamos agora de "matéria escura fria" - uma nova forma de matéria que não interage com a luz (e, portanto, não interage com nada além da gravidade). Agora sabemos que matéria escura satura o universo, inundando a matéria normal em pelo menos uma proporção de 5: 1.
Peebles e colaboradores fizeram o trabalho árduo de investigar o que essa nova hipótese significaria em termos de comportamento das galáxias e forneceram testes úteis para os observadores atingirem e medirem.
Hoje, embora ainda não compreendamos completamente a matéria escura - e ainda precisamos identificar sua identidade exata - as evidências vieram de vários ângulos, incluindo impressões sutis no próprio fundo cósmico de microondas, de que a matéria escura é um ingrediente importante de nossa universo.
Estrutura cósmica
Mas Peebles não parou nos primeiros momentos do Big Bang ou nos componentes misteriosos e invisíveis de nosso universo. Peebles ficou grande - muito grande.
Vemos no universo ao nosso redor todos os tipos de galáxias diferentes, em todos os tipos de arranjos fantasiosos. Algumas galáxias estão unidas em aglomerados gigantes, enquanto outras são solitárias. Alguns são enormes e volumosos, outros são pequenos e quase imperceptíveis. E quando reduzimos o zoom para as escalas muito maiores, vemos uma vasta "teia cósmica, "o maior padrão encontrado na natureza, uma estrutura que se estende de uma extremidade do universo visível à outra.
A teia cósmica é feita de galáxias e, como o nome sugere, parece uma teia de aranha cósmica.
Como aquele acontecer?
Peebles e seus amigos lideraram o caminho para explicar as origens da teia cósmica, descobrindo que as estruturas em nosso universo crescem lentamente ao longo do tempo, passando de bits em bits cada vez mais.
Eles descobriram como procurar indícios das sementes da estrutura no fundo cósmico da micro-ondas, visíveis como pequenas variações de temperatura não maiores que 1 parte em 100.000. Essas variações foram as localizações dos primeiros reservatórios de densidade ligeiramente superior à média, onde mais matéria (especialmente matéria escura!) Fluiria ao longo de milhões de anos.
Eventualmente, essas pequenas pepitas cresceram e se tornaram galáxias, e algumas galáxias se juntaram para formar aglomerados de galáxias. E como todo esse material usado para construir essas grandes estruturas tinha que vir de algum lugar, vastas regiões vazias se abriram e se expandiram. Essas se tornaram as lacunas na teia cósmica, conhecidas como vazios.
Ao longo das décadas, Jim Peebles escreveu centenas de artigos e colaborou com centenas de astrônomos, astrofísicos, físicos e cosmólogos, e ele foi um ator crítico na pintura do retrato do universo que agora entendemos.
- Prêmio Nobel de Física: 1901-Presente
- Matéria Negra e Energia Negra: O Mistério Explicado (Infográfico)
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