Freeman / Pixabay

De filósofos antigos a astrônomos modernos, os seres humanos há muito pensam sobre estrelas, imaginando o que mais há além deles. Mas muitos problemas ainda não são resolvidos - incluindo o verdadeiro grau do universo.

No século passado, os avanços na observação e na tecnologia mudaram fundamentalmente nossa compreensão do universo. Graças a ferramentas como o Telescópio Espacial James Webb (JWST), hoje sabemos mais do que nunca sobre o tamanho, a forma e a velocidade da expansão do universo. Mas muitos problemas ainda não são resolvidos - incluindo o verdadeiro grau do universo.

Um século de descoberta

No início do século XX, astrônomos Edwin Hubber Isso mudou nossa compreensão do céu noturno. Com base no trabalho básico de Henrietta Swan Leavitt e outros, Hubble revelou que as nuvens que antes eram consideradas gases nebulosas, como a nebulosa de Andrômeda, são na verdade toda a galáxia, muito além da nossa Via Láctea. Capture imagens de estrelas variáveis ​​usando fotografia de exposição a longo prazo Saco principal - O padrão de brilho previsível que puxa as estrelas permite que os astrônomos estimam a distância do universo.

O trabalho inovador da Hubble em 1929 confirmou que o universo estava se expandindo, um conceito anteriormente teorizado por astrônomos como Knut Lundmark. Essas descobertas iniciam os fundamentos da cosmologia moderna e redefinam nosso lugar no universo.

Restrições sem fim?

Apesar do enorme progresso, o que sabemos são as limitações. Agora, temos más notícias:Não há como saber o tamanho do universo fisicamente“A Universidade Politécnica de Swisboa de Astrofísica explica à ciência popular.

O que podemos observar abrange aproximadamente 93 bilhões de anos-luz- "Universo observável". Essa distância não é apenas 13,8 bilhões de anos desde o Big Bang, mas também a expansão contínua do próprio espaço. O espaço está se expandindo desde o início do universo, e a luz de algumas das galáxias mais antigas causou impressionantes anos-luz de 46,5 bilhões para chegar a nós.

A rápida expansão do espaço (mais rápida que a velocidade da luz) desafia a física intuitiva, mas as características fundamentais dos modelos cosmológicos.

Weber explicou: "O vazio do espaço e do tempo não obedece às leis da matéria e das coisas físicas". Embora não possamos determinar se o universo tem limitações, muitos cientistas acreditam que pode ser infinito.

Qual é a forma do universo?

A evidência atual apóia a teoria do universo Este é um "plano". Isso é quadridimensional não no sentido de duas dimensões, mas no ambiente geométrico do espaço e do tempo.

Se o universo estiver dobrado em uma forma esférica ou centro lateral, ele passa diretamente pelo espaço, o que pode eventualmente trazê -lo de volta ao seu ponto de partida. Em vez disso, o universo plano significa que a viagem continuará indefinidamente sem retornar ao ponto de partida.

Este formulário pode ajudar os cientistas a aperfeiçoar o modelo de expansão cósmica e entender o impacto da gravidade na luz e na matéria.

Desviar de velas vermelhas e padrão

A observação original de Hubble é baseada em "Desvio vermelho"semelhante ao fenômeno do efeito Doppler. Assim como as sirenes mudam, dependendo se está se aproximando ou se afastando, o comprimento de onda das mudanças de luz. A luz de uma galáxia em movimento parece estar vermelha e, quanto mais a galáxia, a luz mais vermelha se torna.

Além dos desvios do vermelho, os astrônomos também usam “Vela padrão” Meça a distância do universo. São objetos com um brilho interior conhecido, como variáveis ​​de CEFEF e certos tipos de supernovas. Ao comparar o brilho desses objetos com a Terra, os astrônomos podem calcular a distância em que estão - muito semelhante à distância estimada a partir da intensidade da lâmpada.

"Sabemos que essas estrelas têm exatamente o mesmo brilho intrínseco, para que possamos usar esse atributo para medir a distância".

O papel da energia escura

Em 2011, três cientistas ganharam o Prêmio Nobel de Física por descobrir o Prêmio Nobel de Física O universo não está apenas em expansão - a expansão está se acelerando. Acredita -se que seja alimentado por energia escura, uma força misteriosa que impulsiona as galáxias.

Ao contrário da gravidade que atrai a matéria, a energia escura parece exercer um contra -ataque no espaço. No entanto, essa expansão não é óbvia em pequena escala. A gravidade ainda domina galáxias, sistemas solares e até órbitas planetárias. A expansão se torna óbvia apenas quando objetos extremamente distantes são observados.

Constância e tensão do Hubble

Uma das questões mais discutidas em cosmologia é a velocidade com que o universo está se expandindo - chamado Hubble Constant (H₀). Edwin Hubble estimou inicialmente que a velocidade era de cerca de 500 km/s, mas as medidas modernas o trouxeram perto de 65-75 km/s/m.

No entanto, os cientistas que usam dois métodos diferentes continuam a obter resultados inconsistentes. Um método é baseado em velas padrão próximas com um valor de cerca de 73 km/s/m/mpc. Outra observação usando fundo cósmico de microondas - a luz mais antiga detectável do universo e é estimada em cerca de 67 km/s/m/m/mpc.

Esta diferença é chamada "Tensão hubble", Ainda nenhuma solução. "Ambas as medidas têm uma incerteza tão precisa que não há espaço para erro", disse Li. "Mesmo com melhor tecnologia e dados JWST, a diferença permanece.

Alguns pesquisadores acreditam que essas diferenças podem ser devidas a erros de medição desequilibrados. Outros sugerem que eles possam indicar a necessidade de nova física - talvez uma melhor compreensão da energia escura ou mesmo de uma imagem teórica completamente nova.

e então?

Os cientistas estão estudando essas duas possibilidades: melhorando os métodos de observação e explorando novos modelos teóricos. "A abordagem complementar é boa", disse Li.Talvez se as pessoas encontrarem uma teoria física que conecte tudo, talvez possamos parar de procurar erros, talvez se encontrarmos um grande erro de medição, talvez possamos parar. ”

No entanto, o futuro desta pesquisa é incerto. Projetos em larga escala enfrentam grandes ameaças orçamentárias. Uma das missões é o telescópio espacial de Nancy Grace Roman, especializado em estudar a energia escura e a expansão do universo. Está quase pronto para lançar - abaixo do orçamento e os prazos -, mas os cortes de financiamento propostos para a NASA podem impedir que ela atinja o espaço.

Finalmente, mesmo com nossos melhores instrumentos e idéias brilhantes, o universo ainda tem muitos mistérios. Mas o que os cientistas descobriu no século passado nada mais é do que impressionante. Desde o reconhecimento de galáxias fora de nós até a detecção de aceleração cósmica, essas descobertas continuam a remodelar nossa compreensão de nossa própria sobrevivência.

Como Weber disse: "A energia da escuridão está em crise no momento, porque não há ciência real muito rigorosa, embora nada realmente concorde com ela". A resposta é se a busca de entender o universo continua em novas tecnologias, novas observações ou teorias revolucionárias - dependendo da curiosidade e do comprometimento.