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Acabamos de perceber que nossa compreensão do universo pode estar errada News Tech

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Um GIF mostra estrelas disparando no céu noturno.
Isso é algo que pensamos sobre o universo há 100 anos (Imagem: Getty/Metro)

O universo, aquela coisa de 13,8 bilhões de anos que chamamos de lar, é um lugar estranho.

Mas uma coisa que surgiu nos cientistas durante quase um século foi a crença de que o universo é surpreendentemente uniforme.

Isto é conhecido como princípio cosmológico, ou a ideia de que se você der um passo para trás – um passo muito grande – e tirar uma foto do universo, ele parecerá suave e embaçado, como se você tivesse esquecido de usar óculos.

Um artigo de pesquisa publicado na revista a naturezaNo entanto, o argumento pode não ser neste caso.

Em vez disso, as coisas parecem diferentes da escala maior que você observa, e as galáxias são quase padrões.

Embora isto possa não parecer grande coisa, se for comprovado, mudaria a matemática que explica como funciona a existência.

Os pesquisadores descobriram isso olhando para ele Maior mapa do universo conhecido observado por instrumentos espectroscópicos de energia escura.

Ele mostra uma pequena fração do total de dados do DESI do ano 3, onde as estruturas criadas pela gravidade são visíveis. É o maior mapa 3D do universo já criado. Esta estrutura é uma enorme teia moldada pela gravidade, com a maioria das galáxias e aglomerados de galáxias situadas ao longo dos fios. Um universo perfeitamente homogêneo não teria estrelas, galáxias ou planetas. Acontece que, quando o nosso universo começou, era quase completamente homogéneo, e as sementes de tudo o que vemos no céu provêm provavelmente da perturbação de uma pequena fração de segundo após o Big Bang. Eram flutuações subatômicas na densidade de uma sopa primordial de partículas quânticas que se expandia à medida que o universo se expandia até ficarem maiores do que qualquer galáxia. Onde a densidade das partículas era alta, a gravidade atraiu mais partículas, especialmente a matéria escura. A matéria escura, por sua vez, atraiu matéria comum, e galáxias e aglomerados de galáxias cresceram onde coletaram material suficiente. O resultado é a estrutura em grande escala do universo que vemos nesta imagem, exibindo um mapa dessas flutuações primordiais com longos filamentos, lençóis e aglomerados de galáxias que formam uma vasta teia. A teia é pontuada por vazios, com poucas ou nenhuma galáxia. Numa escala ainda maior, o que se tornou galáxias e aglomerados começou como bolhas em enormes ondas sonoras cósmicas numa época em que o Universo era um caldeirão quente de partículas e luz. Estas ondas são chamadas oscilações acústicas bariónicas (BAO) e fornecem-nos uma forma de medir a taxa de expansão do Universo, incluindo a misteriosa aceleração causada pela energia escura. Explore estruturas de galáxias em imagens gigantes com zoom aqui.
Um fragmento do maior mapa do universo (Foto: Collaboration/DOE/KPNO/NOIR)

Eles compararam isso a simulações em que a matéria escura – a coisa misteriosa que mantém as galáxias unidas – está distribuída em um universo uniforme.

Os pesquisadores examinaram se havia algum padrão em suas comparações.

“Basicamente, perguntámos qual a probabilidade de encontrar uma galáxia a uma determinada distância em relação a outra e ao longo de uma determinada direção”, disse o coautor do estudo, Marco Galloppo. Metrô.

Galloppo, da Universidade de Canterbury, na Nova Zelândia, deveria ter discutido o quão homogêneo (o mesmo em todos os lugares) e isotrópico (o mesmo em todas as direções) é o universo.

Deve começar a suavizar quando observado numa escala de cerca de 100 megaparsecs – cerca de 300 milhões de anos-luz – em cada direção.

Em vez disso, eles viram um enorme gigaparsec, uma teia pegajosa e emaranhada de galáxias e vazios com quase três bilhões de anos-luz de diâmetro.

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A falta de uniformidade, chamada anisotropia, foi “mais forte” do que o esperado.

“Qualquer estrutura local – galáxias, aglomerados, filamentos – deverá ser “desbotada” em geral”, diz Galloppo.

“Os nossos resultados sugerem que isto pode não ser inteiramente verdade: vemos padrões direcionais que são mais fortes do que o esperado, o que implica que o Universo pode não atingir a isotropia perfeita mesmo nas maiores escalas observáveis.

‘Por outras palavras, a teia cósmica pode deixar uma marca na estrutura global e na expansão do universo de formas que não são inteiramente médias.’

Os resultados não significam que o universo tenha um eixo ou direção preferencial e precisam ser replicados usando conjuntos de dados maiores.

Então, o universo não é uniforme – e daí?

Os cosmólogos, cientistas que estudam a origem, a história e a evolução do universo, esperam que algo dê errado.

Mas errar sobre os princípios cósmicos seria um grande problema, disseram pesquisadores não envolvidos no estudo. Metrô.

Cerca de 80% do volume do universo é composto de nada, o que é chamado de vazio cósmico. Alguns têm galáxias obscuras em seu interior, como oásis celestes, ou estão imbuídos de forças cósmicas que lutamos para explicar.

Uma coisa que explica este espaço vazio é a receita para a criação de um universo: 5% de matéria comum, 27% de matéria escura e 68% de energia escura, outra coisa invisível que empurra o nosso universo a expandir-se ainda mais rapidamente.

Uma região do espaço profundo observada pelo Telescópio Espacial James Webb é coberta por uma dispersão de galáxias, bem como por algumas estrelas próximas, e mostra um pequeno quadrado ampliado, no centro do qual, um ponto vermelho, está a galáxia JADES-GS-z13-1, observada 330 milhões de anos após a Grande Imagem. Folheto via ESA/Webb, NASA & CSA, JADES Collaboration, J. Witstok, P. Jakobsen, A. Pagan (STScI), M. Zamani (ESA/Webb)/Reuters Imagem fornecida por terceiros
O universo deveria parecer suave e uniforme quando visto a grandes distâncias (Imagem: ESA/Webb/NASA/CSA/JADES Coll/Reuters)

Se o universo não é uniforme, mas como uma tigela de espaguete, então os cosmólogos têm de aceitar que a energia escura não é tão importante.

Cathy Romer, professora de astrofísica na Universidade de Sussex, disse que o artigo de Gallop era sem dúvida controverso. Esse é o ponto.

“Artigos como este são valiosos porque desafiam o pensamento ortodoxo: como cientistas, devemos sempre ter cuidado com a armadilha das “roupas novas do imperador””, diz ela.

Sem dúvida, algo interessante está acontecendo no universo local (mapeado por galáxias), pois há uma discrepância emergente com o universo distante (mapeado pela radiação cósmica de fundo).

‘Este artigo faz parte de um esforço global para questionar todas as observações e suposições teóricas para compreender essa discrepância.’

Romer enfatiza que a Nature tem um processo de revisão “rigoroso” e que a exigência para provar coisas na ciência é alta.

Pense em como uma foto pixelizada pode parecer suave à distância (Imagem: NOIRLab)

“Todos nós (onde “todos” é a comunidade de cosmologia observacional de 5.000 pessoas) vamos adorar esta incompatibilidade como uma física verdadeiramente nova, porque é como ganhar a Copa do Mundo para nós”, acrescentou.

‘Mas, na minha opinião pessoal, este estudo faz parte das eliminatórias, não dos 32 finalistas.’

Konstantinos Migkas, um astrofísico holandês, disse que os resultados seguem semelhante a Estudar Publicado este ano.

e seu terAlém disso, o que foi mencionado por Galoppo. Migkas e seus colegas também encontraram sinais de anisotropia, aumentando a questão de por que existe algo em alguns lugares, mas não em outros.

“Isto não significa que nada esteja finalizado ainda, mas é natural que as suposições feitas no nosso modelo padrão sejam testadas mais intensamente à medida que a qualidade e o volume dos dados melhoram”, diz Migkas. Metrô.

Nem todo mundo está confuso.

‘Não é grande coisa para o mundo da cosmologia porque este artigo está errado’, disse ele Seshadri NadathurProfessor de Cosmologia na Universidade de Portsmouth.

Nadathur sugeriu que os padrões poderiam ser atribuídos ao viés galáctico, onde as galáxias parecem agrupar-se, distorcendo as medições.

“A razão pela qual acreditamos que o universo é uniforme é porque as observações do universo real indicam que isto é verdade, e não há nenhuma evidência convincente do contrário”, acrescenta.

‘Contrariamente a esta imagem, algumas invenções são por vezes reivindicadas, mas são sempre erróneas.’

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