A concepção de um artista sobre o que é chamado de escada da distância cósmica - uma série de objetos celestes, incluindo supernovas do tipo Ia que têm distâncias conhecidas e podem ser usadas para calcular a taxa de expansão do universo. Crédito:NASA / JPL-Caltech.
O novo trabalho do Carnegie Supernova Project fornece as melhores calibrações para usar supernovas do tipo Ia para medir distâncias cósmicas, o que tem implicações para a nossa compreensão de quão rápido o universo está se expandindo e o papel que a energia escura pode desempenhar na condução desse processo. Liderado pelo astrônomo da Carnegie Chris Burns, as descobertas da equipe são publicadas em The Astrophysical Journal .
As supernovas do tipo Ia são fenômenos estelares fantasticamente brilhantes. São violentas explosões de uma anã branca - o remanescente cristalino de uma estrela que esgotou seu combustível nuclear - que faz parte de um sistema binário com outra estrela.
Além de ser empolgante de observar por si só, as supernovas do tipo Ia também são uma ferramenta vital que os astrônomos usam como uma espécie de marcador de milha cósmica para inferir as distâncias de objetos celestes.
Embora os detalhes precisos da explosão ainda sejam desconhecidos, acredita-se que eles são acionados quando a anã branca se aproxima de uma massa crítica, portanto, o brilho do fenômeno é previsível a partir da energia da explosão. A diferença entre o brilho previsto e o brilho observado da Terra nos diz a distância até a supernova.
Os astrônomos empregam essas medições de distância precisas, junto com a velocidade com que suas galáxias hospedeiras estão recuando, para determinar a taxa na qual o universo está se expandindo. Graças à velocidade finita da luz, não só podemos medir a rapidez com que o universo está se expandindo agora, mas, olhando cada vez mais longe no espaço, vemos mais para trás no tempo e podemos medir a velocidade com que o universo estava se expandindo no passado distante. Isso levou à surpreendente descoberta no final da década de 1990 de que a expansão do universo está se acelerando devido ao efeito repulsivo de uma misteriosa energia "escura". Melhorar as estimativas de distância feitas usando supernovas do tipo Ia ajudará os astrônomos a entender melhor o papel que a energia escura desempenha nesta expansão cósmica.
"Começando com seu homônimo, Edwin Hubble, Os astrônomos da Carnegie têm uma longa história de trabalho na constante de Hubble, incluindo contribuições vitais para a nossa compreensão da expansão do universo feitas por Alan Sandage e Wendy Freedman, "disse o Diretor do Observatório, John Mulchaey.
A concepção do artista mostra uma explosão de supernova tipo Ia. Crédito:ESO
Contudo, a velocidade com que o brilho das explosões de supernovas do tipo Ia desaparece não é uniforme. Em 1993, O astrônomo da Carnegie, Mark Phillips, mostrou que as explosões que demoram mais para desaparecer são intrinsecamente mais brilhantes do que aquelas que desaparecem rapidamente. Esta correlação, que é comumente referido como a relação Phillips, permitiu um grupo de astrônomos no Chile, incluindo o astrônomo Nicholas Suntzeff de Phillips e Texas A&M, para desenvolver supernovas do tipo Ia em uma ferramenta precisa para medir a expansão do universo.
Estudar as supernovas usando a parte infravermelha próxima do espectro foi crucial para esta descoberta. A luz dessas explosões deve viajar através da poeira cósmica para chegar aos nossos telescópios, e essas partículas interestelares de granulação fina obscurecem a luz na extremidade azul do espectro mais do que a luz na extremidade vermelha do espectro, da mesma maneira que a fumaça de um incêndio florestal faz tudo parecer mais vermelho. Isso pode levar os astrônomos a pensar que uma supernova está mais longe do que realmente está. Mas trabalhar no infravermelho permite que os astrônomos olhem com mais clareza através deste véu empoeirado.
"Um dos principais objetivos do Projeto Carnegie Supernova tem sido fornecer um amostra de alta qualidade de supernovas e métodos confiáveis para inferir suas distâncias, "disse o autor principal Burns.
"A qualidade desses dados nos permite corrigir melhor nossas medições para levar em conta o efeito de escurecimento da poeira cósmica" acrescentou Mark Phillips, astrônomo do Observatório Las Campanas de Carnegie, no Chile, e co-autor do artigo.
A calibração desses marcadores de milhas é crucialmente importante, porque existem divergências entre os diferentes métodos para determinar a taxa de expansão do universo. A constante de Hubble pode ser estimada independentemente usando o brilho da radiação de fundo que sobrou do Big Bang. Esta radiação cósmica de fundo em micro-ondas foi medida com detalhes requintados pelo satélite Planck, e dá aos astrônomos um universo em expansão mais lenta do que quando medido usando supernovas do tipo Ia.
"Esta discrepância pode anunciar uma nova física, mas só se for real, "Burns explicou." Então, precisamos que nossas medições de supernova tipo Ia sejam o mais precisas possível, mas também para identificar e quantificar todas as fontes de erro. "
