Esses quatro aglomerados de galáxias estavam entre as centenas analisadas em uma grande pesquisa para testar se o universo é o mesmo em todas as direções em grandes escalas. Os resultados do estudo sugerem que o conceito de um universo "isotrópico" pode não ser totalmente adequado.
(Imagem: © NASA / CXC / Univ. De Bonn / K. Migkas et al.)
O universo pode não ser o mesmo em todas as direções, afinal.
A taxa de expansão de o universo parece variar de um lugar para outro, relata um novo estudo. Essa descoberta, se confirmada, forçaria os astrônomos a reavaliar quão bem eles entendem o cosmos.
"Um dos pilares da cosmologia - o estudo da história e do destino de todo o universo - é que o universo é 'isotrópico', o que significa o mesmo em todas as direções", disse o principal autor do estudo, Konstantinos Migkas, da Universidade de Bonn, na Alemanha. , disse em um comunicado. "Nosso trabalho mostra que pode haver rachaduras nesse pilar".
O universo vem se expandindo continuamente há mais de 13,8 bilhões de anos, desde a grande explosão - e em ritmo acelerado, graças a uma força misteriosa chamada energia escura. Equações baseadas na teoria geral da relatividade de Einstein sugerem que essa expansão é isotrópica em grandes escalas espaciais, Migkas escreveu terça-feira (7 de abril) em um publicação no blog sobre o novo estudo.
Observações do fundo cósmico de microondas (CMB), a radiação penetrante no universo que sobra do Big Bang, apóia esta noção, ele acrescentou: "O CMB parece ser isotrópico, e os cosmologistas extrapolam essa propriedade do universo primitivo para nossa época atual, quase 14 bilhões de anos. mais tarde."
Mas não está claro o quão válida essa extrapolação é, ele enfatizou, observando que energia escura tem sido o fator dominante na evolução do universo nos últimos 4 bilhões de anos. A "natureza desconcertante da energia escura ainda não permitiu que os astrofísicos a entendessem adequadamente", escreveu Migkas. "Portanto, supor que seja isotrópico é quase um salto de fé no momento. Isso destaca a necessidade urgente de investigar se o universo de hoje é isotrópico ou não".
O novo estudo relata os resultados de uma dessas investigações. Migkas e seus colegas estudaram 842 aglomerados de galáxias, as maiores estruturas gravitacionais do universo, usando dados coletados por três telescópios espaciais: o Observatório de Raios-X Chandra da NASA, o XMM-Newton da Europa e o Satélite Avançado para Cosmologia e Astrofísica, um grupo japonês-americano. missão que terminou em 2001.
Os pesquisadores determinaram a temperatura de cada cluster analisando as emissões de raios-X provenientes de enormes campos de gás quente dentro deles. Eles usaram essas informações de temperatura para estimar a luminosidade inerente a raios-X de cada cluster, sem precisar levar em consideração variáveis cosmológicas, como a taxa de expansão do universo.
Os pesquisadores então calcularam a luminosidade dos raios X para cada aglomerado de uma maneira diferente, que exigia conhecimento da expansão do universo. Isso revelou taxas de expansão aparentes em todo o céu - e essas taxas não coincidem em todos os lugares.
"Conseguimos identificar uma região que parece se expandir mais devagar que o resto do universo, e uma que parece se expandir mais rápido!" Migkas escreveu na postagem do blog. "Curiosamente, nossos resultados concordam com vários Estudos anteriores que usaram outros métodos, com a diferença de que identificamos essa 'anisotropia' no céu com uma confiança muito maior e usando objetos que cobrem o céu inteiro de maneira mais uniforme ".
É possível que esse resultado tenha uma explicação relativamente prosaica. Por exemplo, talvez os aglomerados de galáxias nas áreas anômalas estejam sendo puxados gravitacionalmente por outros aglomerados, dando a ilusão de uma taxa de expansão diferente.
Tais efeitos são vistos em escalas espaciais menores no universo, disseram os pesquisadores. Mas o novo estudo investiga aglomerados de até 5 bilhões de anos-luz de distância, e não está claro se os puxões gravitacionais podem sobrecarregar as forças de expansão em distâncias tão vastas, acrescentaram.
Se as diferenças observadas na taxa de expansão forem realmente reais, elas poderão revelar novos detalhes intrigantes sobre como o universo funciona. Por exemplo, talvez a própria energia escura varie de um lugar para outro em todo o cosmos.
"Seria notável se a energia escura tivesse forças diferentes em diferentes partes do universo", disse o mesmo co-autor do estudo, Thomas Reiprich, também da Universidade de Bonn, na mesma declaração. "No entanto, muito mais evidências seriam necessárias para descartar outras explicações e apresentar um argumento convincente".
O novo estudo aparece na edição de abril de 2020 da revista Astronomy and Astrophysics. Você pode lê-lo gratuitamente no site de pré-impressão on-line arXiv.org.
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