Gigantes vermelhas: vozes profundas de estrelas medem expansão do universo

As gigantes vermelhas são estrelas de grande porte, na fase final de sua evolução, caracterizadas por terem esgotado o hidrogênio em seus núcleos, começando a fundir hélio em carbono e oxigênio. Recentemente, os astrônomos têm explorado o potencial das gigantes vermelhas para ajudar a medir a expansão do universo.

A ideia por trás disso é que as vibrações naturais das gigantes vermelhas, conhecidas como “oscilações de gravidade”, geram ondas sonoras em suas camadas internas. Essas oscilações podem ser detectadas como variações sutis no brilho da estrela ao longo do tempo. Ao estudar essas oscilações, os cientistas podem determinar a distância das gigantes vermelhas com alta precisão.

Ao comparar as distâncias calculadas das gigantes vermelhas com sua velocidade de afastamento, medida pelo desvio para o vermelho de sua luz, os astrônomos podem estimar a taxa de expansão do universo. Este método é uma maneira complementar de medir a expansão do universo, além de outras técnicas, como a observação de supernovas e o estudo da radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

Essas “vozes profundas” das estrelas são, portanto, uma ferramenta valiosa para os astrônomos entenderem melhor a dinâmica do cosmos e como ele está se expandindo ao longo do tempo.

Resolvendo a tensão de Hubble

A “tensão de Hubble” refere-se a uma discrepância observada entre as medições da taxa de expansão do universo, conhecida como constante de Hubble, obtidas a partir de diferentes métodos. As observações do Universo jovem feitas pelo telescópio espacial Planck sugerem uma taxa de expansão mais baixa do que as estimativas derivadas de observações de objetos mais próximos, como supernovas tipo Ia.

Os cientistas estão trabalhando para resolver essa tensão de Hubble de várias maneiras:

1. **Novas observações:** Astrônomos estão realizando observações mais precisas de objetos distantes, como galáxias e quasares, utilizando telescópios terrestres e espaciais. Essas observações podem fornecer dados mais precisos sobre a expansão do universo em escalas cosmológicas.

2. **Modelos teóricos:** Os cosmologistas estão desenvolvendo modelos teóricos mais sofisticados que levam em conta uma variedade de fatores, como a composição do universo (matéria escura, energia escura, matéria bariônica), a física das primeiras épocas do universo e a evolução das estruturas cósmicas. Esses modelos podem ajudar a entender melhor a dinâmica da expansão cósmica.

3. **Métodos complementares:** Além das supernovas tipo Ia e das oscilações de gravidade das gigantes vermelhas, os astrônomos estão explorando outras técnicas para medir a expansão do universo, como a observação de ondas gravitacionais, a análise de lentes gravitacionais e o estudo de objetos de alto redshift.

4. **Dados adicionais:** Coletar mais dados e melhorar a precisão das medições existentes é crucial para resolver a tensão de Hubble. Isso pode envolver novas missões espaciais, como o Telescópio Espacial James Webb, e colaborações internacionais para compartilhar e analisar conjuntos de dados.

Embora a tensão de Hubble ainda não tenha sido completamente resolvida, os avanços contínuos na observação astronômica e na modelagem teórica estão gradualmente fornecendo uma imagem mais clara da expansão do universo e dos processos físicos subjacentes.

Oscilações acústicas lidas como flutuações de brilho

As oscilações acústicas que ocorrem no interior das estrelas, como as gigantes vermelhas, podem ser observadas como flutuações no brilho dessas estrelas. Essas oscilações, também conhecidas como oscilações de gravidade, são causadas por variações na temperatura e na densidade em diferentes camadas internas das estrelas.

Quando essas oscilações ocorrem, elas causam pequenas mudanças no raio e na temperatura da estrela, o que por sua vez afeta sua luminosidade. Como resultado, ao longo do tempo, podemos observar variações periódicas no brilho da estrela, que podem ser medidas e analisadas pelos astrônomos.

Essas flutuações de brilho fornecem informações valiosas sobre a estrutura interna das estrelas, incluindo sua composição, idade e evolução. Além disso, as oscilações acústicas também podem ser usadas para determinar a distância das estrelas com grande precisão, o que é útil para calibrar escalas de distância cósmica e medir a expansão do universo.