PLANCK CONFIRMA PADRÃO COSMOLOGICO

A equipe de Planck finalmente lançou seus dados completos da missão, revelando uma visão extraordinariamente detalhada de nosso universo e nossa galáxia.

O resultado de meses agora esta aqui: os dados completos da missão do satélite Planck e da ESA são públicos. Os cientistas apresentaram os resultados na Conferência de Planck em Ferrara, Itália, em dezembro, mas os documentos oficiais de análise só agora estão saindo. A maioria já foi publicado no site de publicação da Planck em 05 de fevereiro, com alguns dados complementares.

Dados completo de missão de Planck, lançado em fevereiro de 2015, fornecer um mapa incrivelmente precisa da polarização (top) e temperatura (parte inferior, com escala em kelvin) padrões na radiação cósmica de fundo. Crédito: Planck Collaboration

Dados completos de missão de Planck, lançados em fevereiro de 2015, fornecem um mapa incrivelmente preciso da polarização (top) e temperatura (parte inferior, com escala em kelvin) dos padrões na radiação cósmica de fundo. Crédito: Planck Collaboration

Planck foi lançado em 2009, para estudar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (RCFM), a radiação relíquia do nascimento do universo. Flutuações na densidade do iniciao do universo gerou o padrão manchado vemos na RCFM e, por sua vez, serviu como sementes para o crescimento da estrutura cósmica. Entender a RCFM e entender o jeito que ele é e se faz, portanto, pode ajudar-nos a compreender o universo inteiro.

Observando em nove frequências abrangendo 30-857 GHz, o Planck mapeou a temperatura da RCFM e (em sete frequências) de polarização, com resoluções angulares entre 33 e 5 minutos de arco, dependendo da freqüência. Foi encerrado dentro do cronograma, quatro anos depois, em 2013.

A equipe divulgou as observações de temperatura a partir primeiros 15 meses da missão em 2013. Estes dados combinaram perfeitamente com as previsões do modelo cosmológico padrão. Desde então, a equipe vem trabalhando diabolicamente para analisar o, conjunto de dados completo de quatro anos.

Como Astrônomos descobrem o Universo na RCFM

Dados completo de missão de Planck, lançado em fevereiro de 2015, fornecer um mapa incrivelmente precisa da polarização (top) e temperatura (parte inferior, com escala em kelvin) padrões na radiação cósmica de fundo. Crédito: Planck Collaboration

A força das variações de temperatura (vertical) é representada graficamente contra os seus tamanhos angulares (horizontal, aproximadamente). A linha vermelha é o modelo cosmológico padrão, os pontos azuis são os dados de Planck. Crédito: Planck Collaboration

Este esforço é um desafio, explica o membro da equipe Planck, Charles Lawrence (JPL). Os cosmólogos começaram com o padrão da RCFM manchado. Eles calcularam o que é chamado de espectro de potência, que revela a força das flutuações da RCFM em diferentes escalas angulares. (O espectro de potência é o gráfico à direita.) O espectro de potência é a pedra angular de todo o esforço: é neste mapa estatístico que os cosmólogos baseiam suas análises sobre RCFM.

Em seguida, eles fazem algumas suposições sobre que tipo de universo que eles estão lidando com (em astrospeak, eles assumem o modelo de lambda-CDM padrão, que inclui (1) uma solução particular para as equações de relatividade geral da gravidade, (2) um universo que parece basicamente o mesmo em grandes escalas e está em expansão, (3) um período inicial de expansão estupenda chamado de inflação, e (4) as flutuações quânticas que semearam a distribuição da matéria em larga escala de hoje.

A partir daí, eles começam a ajustar as hipóteses, como um aconchegar de costureira e deixando escapar um padrão do vestido até que ele se encaixe bem com as evidências. Eles poderiam até mesmo lançar qualquer suposição de que a prova seria ruim. Eventualmente, eles encontram o padrão que se encaixa mais com sucesso a RCFM.

A coisa surpreendente é que este método funciona. Ele funciona muito bem. Isso porque para traz a tona quando o universo esfriou o suficiente para tornar-se transparente à radiação do RCFM (cerca de 380 mil após o Big Bang), o universo era simples. Por simples, quero dizer, o universo era basicamente um quente, uma sopa sem graça de partículas e matéria escura e não havia quaisquer reações químicas acontecendo. Assim, os cientistas podem, na verdade, descobrir, com muita precisão, a configuração exata que criaria a RCFM que observamos.

Os Resultados Cosmologicos de Planck

Este mapa composto da Via Láctea a partir da missão Planck combina vários tipos de emissão: síncrotron (de partículas carregadas corkscrewing em campos magnéticos), livre-livre (de elétrons espalhamento off íons), poeira girando e poeira quente. Cientistas Planck deve subtrair tudo emissão galáctica, a fim de ver a radiação cósmica de fundo. Crédito: Planck Collaboration

Este mapa composto da Via Láctea a partir da missão Planck combina vários tipos de emissão: síncrotron (de partículas carregadas em campos magnéticos), livre-livre (de elétrons espalhamento de íons), poeira girando e poeira quente. Cientistas do Planck devem subtrair tudo da emissão galáctica, a fim de ver a radiação cósmica de fundo. Crédito: Planck Collaboration

Para aqueles de nós que foram impacientemente se contorcendo para a equipe de Planck em terminar esta tarefa hercúlea, o novo dilúvio de dados justifica a espera. Estes dados são lindos. E bota repugnantemente lindo nisto. Mesmo os mapas de primeiro plano, que incluem coisas que mancharam a visão de Planck em RCFM (como o disco de poeira da nossa galáxia), são excelentes.

A versão 2015 defende a de 2013, com apenas pequenos ajustes para vários parâmetros cosmológicos. Ele ainda é esmagadoramente a favor de um universo inicial definido inteiramente por seis parâmetros, não importa por quantas maneiras á equipe tem empurrado e cutucada os dados. Estes parâmetros são:

  1. A densidade da matéria bariônica (a.k.a normal, como você e eu) nos primeiros minutos do universo
  2. A densidade de matéria escura fria na mesma época
  3. Até que ponto as ondas sonoras tinham viajado quando os fótons de RCFM foram liberados – também conhecido como o “horizonte de som” ou, o tamanho das oscilações acústicas de Baryon
  4. A fração de fótons da RCFM sobre a história do universo que dispersaram partículas libertadas por radiação de estrelas/quasares ionizantes do hidrogênio neutro preenchendo o cosmo.
  5. Como a força das flutuações em diversas escalas no final de inflação muda com a escala
  6. A inclinação de #5 quando representada graficamente como um espectro

A partir disto, a equipe pode calcular qualquer coisa, desde a idade do universo e sua taxa de expansão. Os valores exatos dependem dos subconjuntos de dados que deseja incluir, mas aqui estão alguns dos mais notáveis do documento geral da equipe:

  • A idade do Universo: 13,799 +/- 0.038 milhões ano (nota: isso significa que nós sabemos a idade do universo para dentro 38 milhões de anos ano. Basta pensar nisso por um segundo).
  • Parâmetro de Hubble: 67,8 +/- 0,9 km / s / megaparsec (esta é a taxa de expansão do universo, veremos mais sobre isso)
  • A Fração do conteúdo do universo que é “energia escura”: 69,2 +/- 1,2%

E então

Os últimos dados do Planck dizem algumas coisas interessantes sobre o universo. Por um lado, a taxa de expansão do universo, o chamado parâmetro de Hubble, ainda é menor do que os astrônomos haviam previamente calculado com supernovas (cerca de 73 km / s / Mpc). Isso foi uma surpresa na versão de 2013, e ainda é estranho. Várias outras medidas também foram empurrando a constante de Hubble para baixo, para que ele se parece com uma taxa de expansão inferior. Talvez haja algum ingrediente novo da física no trabalho, mas não sabemos ainda.

Na discussão sobre o que é a matéria escura, uma idéia é que ela é sua própria antipartícula e por isso, se duas de suas partículas colidem, eles vão se provar. Não há nenhum sinal de aniquilação de matéria escura na física necessários para explicar as observações de RCFM, embora Planck deixe a porta aberta para o nível de aniquilação sugerido como uma explicação para difusa emissão de raios gama do centro da Via Láctea. Parece que há definitivamente apenas 3 sabores de neutrinos (no caso de você ainda estar segurando a esperança de mais algum).

Há ainda o problema estranho dos aglomerados de galáxias que falta resolver. A equipe de Planck encontra uma certa granulosidade na RCFM, que deve corresponder-se com os caroços na distribuição de matéria no universo (a.k.a estrutura cósmica, que é composta de aglomerados de galáxias). Mas Planck prevê cerca de 2,5 vezes clusters mais do que os que são realmente observado. Isto pode ser devido a um erro nas estimativas de ambos os lados, ou em decorrência de novidades para a física.

Um resultado interessante era o da reionização – basicamente, quando as galáxias do universo realmente começaram a se iluminar com as estrelas – é mais tarde do que o estimado utilizando dados do antecessor de Planck, o WMAP. WMAP tinha favorecido a reionização em um desvio para o vermelho (redshift) de 10 (470 milhões de anos após o Big Bang), mas Planck jogou para 8,8 (560 milhões de anos após o Big Bang).

“Para muitos cosmólogos, eu diria que é um alívio”, diz David Spergel (Princeton), que trabalhou na equipe WMAP. Cientistas que estudam a formação precoce de estrela tiveram dificuldades em explicar a hora de início a partir dos dados de WMAP, portanto, começar um pouco mais tarde é uma coisa boa.

Depois, há as implicações para a inflação. O número 5 na lista de parâmetros (como a força das flutuações de densidade e mudanças com escala angular), é chamado ns, ou o índice espectral escalar. É importante porque descreve o estado de coisas no fim da inflação, e as flutuações medidas são as que começaram com as ondas sonoras se movimentando no plasma primordial do universo e, finalmente, levaram à RCFM que vemos. Planck encontrou um valor de 0,968, o que significa que a força das flutuações é ligeiramente maior em maiores escalas preditas pela maioria dos modelos de inflação. Este deslocamento tem um ligeiro efeito sobre a taxa de formação de galáxias ao longo do tempo.

A equipe de Planck também fez a sua própria análise de quão grande quaisquer ondas gravitacionais desencadeadas pela inflação seria em seus dados, uma análise separada da (mas incluindo os dados) a análise conjunta feito com o pessoa da matriz do BICEP2/Keck. A equipe encontrou um limite superior para a relação de ondas gravitacionais “força para as flutuações de densidade ‘força de 0,08, ligeiramente menor do que a partir da análise conjunta (0,12) e a análise Planck 2013 (0,11).

Estes resultados sobre alguns dos tipos mais simples de inflação. (Dê uma olhada no número de modelos de inflação lá fora.) trata-se de uma inflação gerada pelo decaimento de um campo de energia única, um campo que diminuiu lentamente em comparação com a taxa de expansão do universo. (Tendo em conta que o universo observável expandiu pelo menos 5 bilhões de trilhões de vezes em 10 nano-nano-nano-nano-segundos, que não é tão lento) A escala de energia implícita para a inflação é menos de 2 x 1016 volts gigaeletron, a par com o nível esperado para a fusão das forças forte, fraca e eletromagnética (na chamada Grande Teoria Unificada). Os físicos acham que essas forças eram unidas no primeiro mini-momento do universo, e então se separaram. Seu rompimento poderia de alguma forma ser conectado a inflação.

Fonte: Sky & Telescope

3 thoughts on “PLANCK CONFIRMA PADRÃO COSMOLOGICO

  1. Periodicamente Complexo para Leigos,porém um grande Triunfo para a Disputa entre a Teoria do Estado Estacionário (ainda em discussão por muitos Físicos) e a Grande Explosão (Big-Bang)…

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