Cerca de 150 horas de tempo de observação no dia 1, O radiotelescópio de 000 pés no Observatório de Arecibo em Porto Rico, ao longo dos últimos anos, tem se dedicado a determinar se a constante mais fundamental na física é realmente constante.
O alvo é a chamada constante de estrutura fina, geralmente conhecido como alfa, que descreve a interação eletromagnética entre partículas carregadas elementares. Seu valor é crucial para a compreensão da natureza dos espectros atômicos, o que, por sua vez, permite aos astrônomos medir a velocidade radial das galáxias a partir das quais essas linhas espectrais são observadas. Essas observações levaram à descoberta de que as galáxias parecem estar se afastando umas das outras com velocidades que aumentam com a distância entre elas. Esta é uma manifestação da expansão do universo após o Big Bang.
Nosso modelo atual para a expansão e aceleração do universo depende da suposição de que nem alfa nem mu, a razão de massa próton-elétron, mudaram com o tempo. Essa suposição é a chave para nossa compreensão atual da idade do universo. Mas e se alfa mudar com o tempo? Então, nosso conhecimento da distância entre as galáxias ou a idade do universo teria que ser revisado.
O telescópio Arecibo foi recentemente usado para definir um novo limite de como as coisas são constantes. Embora os dados mais recentes sugiram que pode haver uma pequena mudança no alfa, ainda é muito cedo para ter certeza. Com uma incerteza na medição de cerca de uma parte em um milhão, ainda não é hora de comemorar, nem para dar um suspiro de alívio.
As observações de Arecibo foram realizadas por Nissim Kanekar e Jayaram Chengalur do National Center for Radio Astrophysics in India, e Tapasi Ghosh, astrônomo da Associação de Pesquisas Espaciais das Universidades (USRA) no Observatório de Arecibo. Seu experimento faz uso de uma concordância maravilhosa de circunstâncias cósmicas envolvendo o quasar PKS 1413 + 135, que está localizado a cerca de 3 bilhões de anos-luz de distância. Na frente desse quasar, e provavelmente em torno de seu núcleo radiofônico, é uma nuvem de moléculas OH (OH também é conhecido como hidroxila).
As propriedades atômicas da hidroxila são extremamente conhecidas em estudos teóricos e laboratoriais. A nuvem OH no experimento de Arecibo é observada em duas linhas espectrais, um em 1612 MHz e o outro em 1720 MHz. O que é incomum é que uma das linhas (1612) é vista em absorção e a outra (1720) em emissão. Essas linhas são consideradas conjugadas, isso é, eles são imagens espelhadas um do outro, o que garante que eles se originam da mesma nuvem de gás.
Este é um fator crucial na redução de incertezas sistemáticas na medição de alfa. Dos espectros de Arecibo, podemos medir a diferença de frequência observada entre as duas linhas e compará-la com os resultados do laboratório. Porque este quasar é visto como era 3 bilhões de anos no passado e nosso laboratório está no presente, podemos determinar o quão verdadeiramente constante o alfa é ao longo do tempo.
A integração de 150 horas em Arecibo permite que as duas linhas espectrais sejam comparadas com uma precisão muito alta. O resultado implica que alfa não mudou em mais de 1,3 partes em um milhão, nestes 3 bilhões de anos.
Para tornar as medições ainda mais precisas, seria necessário mais tempo de telescópio ou a sorte de encontrar um quasar mais distante com uma nuvem OH semelhante em sua vizinhança. Por exemplo, para melhorar a precisão por um fator de 10 exigiria 100 vezes mais tempo de observação do que já foi dedicado ao projeto. Essa não é uma possibilidade realista.
"Estamos esperançosos de que as pesquisas atuais por mais candidatos de quasar mostrando as linhas OH necessárias serão bem-sucedidas, "observou o Dr. Tapasi Ghosh." Isso poderia fornecer restrições ainda mais rígidas em quaisquer variações possíveis desta constante atômica. "
Até então, a medição de Arecibo é o novo padrão ouro na definição de como temos certeza de que uma constante física chave - uma constante que define o próprio tamanho e escala do universo - é verdadeiramente constante.
