300.   Hubble da Nasa Elimina uma Alternativa Para a Energia Escura   Astrônomos utilizando o Telescópio Espacial Hubble da NASA eliminaram uma teoria alternativa sobre a natureza da energia escura depois de recalcular a taxa de expansão do universo com precisão inédita.   O universo parece estar se expandindo com uma taxa crescente. Alguns acreditam que isso acontece porque o universo é preenchido com uma energia escura que funciona em oposição à gravidade. Uma alternativa para esta hipótese é que uma enorme bolha de espaço relativamente vazio com oito bilhões de anos-luz de extensão envolve nossa vizinhança galáctica. Se nós vivêssemos perto do centro deste vazio, as observações de galáxias sendo separadas umas das outras com velocidades aceleradas poderiam ser uma ilusão.   Esta hipótese foi invalidada porque os astrônomos refinaram seu conhecimento da taxa de expansão atual do universo. Adam Riess do Instituto de Ciência de Telescópios Espaciais (STScI = Space Telescope Science Institute) e Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland, lidera a equipe. As observações do Hubble foram conduzidas pela equipe SHOES (Supernova Ho for the Equation of State) que trabalha para refinar a exatidão da constante de Hubble até uma precisão que permita uma melhor caracterização do comportamento da energia escura. As observações ajudaram a determinar uma estimativa para a taxa de expansão atual do universo com uma incerteza de apenas 3,3 por cento. A nova medição reduz a margem de erro em 30 por cento comparada com a melhor medição prévia da constante de Hubble em 2009. Os resultados de Riess aparecerão na edição de 1 de abril do The Astrophysical Journal.   O valor da taxa de expansão é de 73,8 quilômetros por segundo por megaparsec. Isto significa que para cada milhão de parsecs adicional (3,26 milhões de anos-luz) na distância de uma galáxia até a Terra, esta galáxia parece estar viajando 73,8 quilômetros por segundo mais rápido para longe de nós.   Cada decréscimo na incerteza da taxa de expansão do universo ajuda a solidificar nosso conhecimento de seus ingredientes cósmicos. O conhecimento do valor preciso da taxa de expansão do universo restringirá mais adiante a extensão da força da energia escura e ajudará os astrônomos a estreitar suas estimativas de outras propriedades cósmicas, incluindo a forma do universo e seu rol de neutrinos, ou partículas fantasma, que preenchiam o universo primordial.   “Estamos usando as novas câmeras no Hubble como um radar de trânsito da polícia para captar o excesso de velocidade do universo”, disse Riess. “Parece muito como se a energia escura estivesse pisando no pedal do acelerador”. Estourando a Bolha   A energia escura é um dos maiores mistérios cosmológicos na física moderna. Mesmo Albert Einstein concebeu uma força repulsiva, chamada a constante cosmológica, que poderia compensar a gravidade e manter o universo estável. Ele abandonou a idéia quando o astrônomo Edwin Hubble descobriu em 1929 que o universo se expandia. Evidência observacional da energia escura só foi obtida em 1998, quando duas equipes de pesquisadores (uma delas liderada por Riess) a descobriram.   A idéia da energia escura era tão extravagante, que muitos cientistas começaram a contemplar outras estranhas interpretações, incluindo a teoria da bolha cósmica. Nesta teoria, a bolha com menor densidade poderia expandir-se mais rápido que o universo mais massivo à sua volta. Para um observador dentro da bolha, pareceria que uma força similar à da energia escura estava pressionando o universo inteiro para expandi-lo. A hipótese da bolha requer que a taxa de expansão do universo seja muito mais lenta do que os astrônomos calcularam, cerca de 60 a 65 quilômetros por segundo por megaparsec. Ao reduzir a incerteza sobre o valor da constante de Hubble para 3,3 por cento, Riess afirma que sua equipe eliminou além de toda dúvida razoável a possibilidade daquele número menor.   “A parte mais difícil de aceitar na teoria da bolha era que ela exigia que vivêssemos muito perto do centro de tal região vazia do espaço”, explicou Lucas Macri, da Universidade do Texas A&M em College Station, um colaborador chave de Riess. “Isso tinha cerca de uma chance em um milhão de ocorrer. Mas desde que soubemos que alguma coisa estranha está fazendo o universo acelerar, é melhor deixar os dados serem nosso guia”.   Usar estrelas como “padrões cósmicos” para medir a taxa de expansão do universo é um negócio complicado. A equipe de Riess primeiro teve que determinar distâncias acuradas para galáxias perto e longe da Terra. A equipe comparou essas distâncias com a velocidade com a qual as galáxias estão aparentemente recuando devido à expansão do espaço. Eles usaram esses dois valores para calcular a constante de Hubble, o número que relaciona a velocidade com a qual uma galáxia parece recuar, com sua distância da Via Láctea. Como os astrônomos não podem medir fisicamente as distâncias para as galáxias, os pesquisadores tiveram que encontrar estrelas ou outros objetos que sirvam como padrões cósmicos confiáveis. Estes são objetos com brilho intrínseco, brilho que não pode ser atenuado pela distância, uma atmosfera, ou poeira estelar, isso é sabido. Suas distâncias, em conseqüência, podem ser inferidas comparando-se seu brilho verdadeiro com seu brilho aparente como é visto da Terra.   Entre os mais confiáveis padrões cósmicos para distâncias relativamente curtas estão as Cefeidas variáveis, estrelas pulsantes que escurecem e enfraquecem a taxas que correspondem a suas luminosidades intrínsecas. Mas as Cefeidas são muito escuras para serem encontradas em galáxias muito distantes. Para calcular distâncias maiores, a equipe de Riess escolheu uma classe especial de estrelas em explosão chamadas supernovas Tipo Ia. Todas estas explosões estelares queimam com luminosidade similar e são brilhantes o bastante para serem vistas através do universo. Comparando os brilhos aparentes de supernovas Tipo Ia e estrelas Cefeidas pulsantes, os astrônomos puderam medir acuradamente seus brilhos intrínsecos e desse modo calcular distâncias para as supernovas Tipo Ia em galáxias muito distantes.   Utilizando a acuidade da nova Câmera 3 de Campo Ampliado (WFC3 = Wide Field Camera 3) para estudar mais estrelas em luz visível e próxima ao infravermelho, os cientistas eliminaram erros sistemáticos introduzidos pela comparação de medidas com diferentes telescópios.   Usar tal instrumento para medir a constante de Hubble é como medir um corredor usando uma trena em vez deslocar uma régua de ponta a ponta. Ao evitar a necessidade de pegar a régua e pousá-la em outra posição, você prevenirá erros. “A câmera no Hubble, WFC3, é a melhor que já viajou nele para fazer estas medições, aumentando a precisão de medições anteriores numa pequena fração do tempo gasto previamente,” disse Riess.   O astrônomo espera que o Hubble continue a ser usado desta maneira para reduzir a incerteza na constante de Hubble ainda mais, e assim refinar as propriedades medidas da energia escura. Ele sugere que a presente incerteza poderia ser reduzida à metade antes que o Hubble dê lugar a aperfeiçoamentos além de sua capacidade, mas dentro do alcance do Telescópio Espacial James Webb, um observatório de infravermelho agendado para ser lançado mais adiante nesta década.   Perseguindo um universo em fuga, Riess tem investigado a energia escura por 13 anos. Ele co-descobriu a existência da energia escura ao achar que as distantes supernovas Tipo Ia eram menos brilhantes que o esperado, o que significa que elas estavam mais distantes que o antecipado. O único jeito disto acontecer, percebeu Riess, era se a expansão do universo tivesse acelerado em algum momento no passado.   Até esta descoberta, os astrônomos tinham geralmente acreditado que a expansão cósmica estava gradualmente diminuindo, devido às forças de atração gravitacional que galáxias individuais exercem umas sobre as outras. Mas os resultados sugerem que alguma força misteriosa estava atuando contra o puxão da gravidade, mostrando galáxias se afastando umas das outras a velocidades sempre crescentes.   Riess decidiu que um dos melhores caminhos para apertar as restrições sobre a energia escura é determinar um valor acurado para a constante de Hubble, o que ele tem feito com o Telescópio Espacial Hubble. Esta medição, combinada com outras da Sonda Wilkinson de Anisotropia com Microondas da NASA (WMAP = Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), traça o comportamento do universo desde aproximadamente a aurora do tempo até a era presente. A WMAP mostrou o universo como ele era logo depois do Big Bang, antes da formação de estrelas e galáxias.   Riess é apenas um dos muitos astrônomos que, ao longo dos últimos 80 anos, estiveram medindo e medindo de novo a constante de Hubble. O telescópio Hubble teve um papel importante nisso, ajudando os astrônomos a medir com precisão a expansão do universo. Antes do lançamento do Hubble em 1990, as estimativas para a constante de Hubble variavam com um fator de dois. Em 1999, o Projeto Chave do Telescópio Espacial Hubble para a Escala de Distâncias Extragalácticas refinou o valor da constante de Hubble para um erro de cerca de 10 por cento. Fonte : NASA, 14/03/2011 O brilhante fulgor azul de estrelas jovens traça os graciosos braços espirais da galáxia NGC 5584 nesta imagem do Telescópio Espacial Hubble. Trilhas de poeira finas e escuras parecem fluir a partir do núcleo amarelado, onde moram as estrelas mais antigas. Os pontos avermelhados espalhados pela imagem são principalmente galáxias ao fundo. Crédito : NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU), L. Macri (Texas A&M University), and Hubble Heritage Team (STScI/AURA) Entre as miríades de estrelas na galáxia espiral NGC 5584, captada em luz visível com a Câmera 3 de Campo Ampliado do Hubble entre janeiro e abril de 2010, estão estrelas pulsantes chamadas Cefeidas variáveis e uma supernova recente Tipo Ia, uma classe especial de estrelas em explosão. Os astrônomos usaram as Cefeidas variáveis e supernovas Tipo Ia como marcadores de distância confiáveis para medir a taxa de expansão do universo. A NGC 5584 está distante 72 milhões de anos-luz, na constelação de Virgem e foi uma das oito galáxias que os astrônomos estudaram para medir a taxa de expansão do universo. Nestas galáxias, os astrônomos analisaram mais de 600 Cefeidas variáveis, incluindo 250 na NGC 5584. As Cefeidas variáveis pulsam a uma taxa que apresenta uma relação muito próxima com seus brilhos intrínsecos, tornando-as ideais para medir distâncias de galáxias relativamente próximas. As supernovas Tipo Ia produzem o mesmo brilho e são brilhantes o suficiente para serem vistas a distâncias relativamente maiores. Os astrônomos procuram por supernovas Tipo Ia em galáxias próximas contendo Cefeidas variáveis de modo que eles possam comparar o brilho verdadeiro de ambos os tipos de estrelas. Essa informação de brilho é usada para calibrar a medição de supernovas Tipo Ia em galáxias muito distantes e calcular sua distância da Terra. Uma vez que os astrônomos conheçam com precisão as distâncias para galáxias próximas e distantes, eles podem determinar a taxa de expansão do universo. Crédito : NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU), L. Macri (Texas A&M University), and Hubble Heritage Team (STScI/AURA)