Resultados do Projeto Boomerang

Os modelos de Aleksander Friedmann (1888-1925) e Georges-Henri Édouard Lemaître (1894-1966) do Big Bang são perfeitamente homegeneos e isotrópicos, como o Universo em grande escala, mas não explicam como as galáxias e suas estrelas se formaram. A hipótese mais aceita é que as estruturas se formaram por instabilidade gravitacional de pequenas irregularidades existentes na distribuição de matéria e energia inicial. Uma pequena região do Universo um pouco mais densa do que a méadia atrai o material que a circunda, amplificando a diferença, e formando uma região muito mais densa, auto-sustentável pelas forças gravitacionais. Quanto mais massa houver no Universo, mas rápido a diferença se acentua.

Em um artigo publicado por Paolo de Bernardis e colaboradores no volume 404, de 27 de abril de 2000 da Nature, foram apresentadas as observações do projeto BOOMERAnG (Ballon Observations of Millimetric Extragalactic Radiation and Geomagnetics) durante um vôo de 259 horas de duração feito em dezembro de 1998 sobre a Antártica. A análise de parte destes dados levou a conclusão de que a Radiação do Fundo do Universo apresenta flutuações de (69±8) micro Kelvins em escalas espaciais de (0,91±0,03) °, sobre a média de 2,73 K. Este tipo de flutuações já tinha sido detectado em 1992 pelo COBE, mas como sua resolução espacial era de 7°, o COBE não pode analisar a escala.

As observações apresentados no primeiro quadro, quando comparadas com modelos, indicam que a razão da densidade de matéria e energia do Universo em relação à crítica está (W= r/r_crítico) entre 0,88 e 1,12, com 95% de precisão. O segundo quadro, de 2001, é ainda mais restringente, r/r_crítico está entre 0,98 e 1,03.

$Omega_o = \frac{\rho_{observado}}{\rho_{critico}}$

Se o Universo fosse aberto, a escala de flutuação deveria ser bem menor.

A densidade crítica é a densidade necessária para que a gravidade consiga diminuir a expansão muito vagarosamente, chegando a raio infinito com velocidade zero. Como o modelo inflacionário prediz que esta razão deve ser 1, isto é, que o Universo é euclidiano (plano em tres dimensões) e não curvo, os dados são consistentes com este modelo. Portanto, o Universo se expandirá para sempre. Tendo em vista que as abundâncias de hélio e deutério observadas no Universo, assim como a luminosidade das supernovas com alto avermelhamento (redshifts), não permitem que a densidade de matéria bariônica [composta principalmente de prótons e nêtrons (e elétrons)] seja maior do que 0,3 da densidade crítica, a densidade equivalente à constante cosmológica deve ser tal que a soma seja igual a 1.

$Omega_o = Omega_{materia} + Omega_{constante cosmologica}$

A constante cosmológica é equivalente à energia do vácuo e causa uma repulsão entre as partículas, nunca medida na prática.

Os modelos com baixa densidade total predizem flutuações na radiação do fundo do Universo muito maiores do que as observadas.

Em abril de 2001, o projeto Boomerang publicou nova análise dos dados (Netterfield, C. B.; Ade, P. A. R.; Bock, J. J.; Bond, J. R.; Borrill, J.; Boscaleri, A.; Coble, K.; Contaldi, C. R.; Crill, B. P.; de Bernardis, P.; Farese, P.; Ganga, K.; Giacometti, M.; Hivon, E.; Hristov, V. V.; Iacoangeli, A.; Jaffe, A. H.; Jones, W. C.; Lange, A. E.; Martinis, L.; Masi, S.; Mason, P.; Mauskopf, P. D.; Melchiorri, A.; Montroy, T.; Pascale, E.; Piacentini, F.; Pogosyan, D.; Pongetti, F.; Prunet, S.; Romeo, G.; Ruhl, J. E.; Scaramuzzi, F., 2002, Astrophysical Journal, 571, 604) que mediram 1,8% do céu, e concluíram que:

a matéria bariônica só representa 3% da energia total,
a energia total está entre 0,98 e 1,03 da energia crítica e
a energia de repulsão está entre 0,52 e 0,68 da energia crítica.

Com estes resultados, a idade do Universo está entre 14 e 16,2 Ganos.

O satélite MAP (Microwave Anisotripy Probe) foi lançado em 30 de junho de 2001 e, com uma resolução de 0,3° e uma sensibilidade de 20 micro Kelvins, está fazendo uma medida muito mais detalhada de todo o céu. Os primeiros dados foram publicados em fevereiro de 2003.

Corrigindo a magnitude total pela forma da curva de luz, as supernovas tipo Ia, que são oriundas da explosão de uma estrela anã branca que acreta matéria de uma estrela companheira, passando da massa máxima de Chandrasekhar, são consideradas padrões de luminosidade (M_B^max=-18.97). As estrelas mais distantes parecem estar mais fracas do que deveriam se a magnitude fosse igual a das estrelas mais próximas.
SN1987A

Variação do brilho da SN1987A com o tempo.

Seqüência de fotos da SN1997CJ, separadas de uma semama cada, mostrando que o brilho diminui com o tempo.

Fotos antes e depois da explosão da SN1997CK, que está a 8 bilhões de anos-luz da Terra, e está se movendo a 60% da velocidade da luz.

2dF
Cosmologia
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