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Os mais recentes resultados das medições da radiação cósmica de fundo

O Universo formou-se há aproximadamente de 13,8 mil milhões de anos com um clarão luminoso: o Big Bang. Cerca de 380 mil anos mais tarde, depois da matéria (sobretudo hidrogénio) ter arrefecido o suficiente para a formação de átomos neutros, a luz foi capaz de atravessar o espaço livremente. Esta luz, a radiação cósmica de fundo de micro-ondas (CMB, do inglês cosmic microwave background), chega até nós vinda de todas as direções… e à primeira vista parecia chegar de maneira uniforme. Nas últimas décadas, os astrónomos descobriram que a radiação tem ondulações ténues e flutuações no brilho ao nível de uma parte por 100 mil – são as sementes de futuras estruturas, como as galáxias.

O telescópio BICEP3 localizado na Estação Amundsen-Scott, na Antártida (a “saia” de metal à volta do telescópio protege-o da luz refletida pelo gelo circundante). Os novos resultados da análise de dados do BICEP3, juntamente com dados anteriores e outros de missões espaciais melhoraram as restrições prévias para os modelos de inflação que poderão descrever os primeiros momentos do Universo. Crédito: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Os astrónomos têm considerado a hipótese de estas flutuações conterem também sinais da fase inicial de expansão – a chamada inflação – que fez crescer o novo Universo em 33 ordens de magnitude nuns meros 10-33 segundos. Os vestígios da inflação devem estar levemente presentes na curvatura destas ondulações cósmicas, um efeito devido às ondas gravitacionais nos primórdios do Universo que será provavelmente cem ou mais vezes mais ténue do que as próprias ondulações.

O efeito de curvatura produz padrões na luz conhecidos como “polarização de modo-B”, e é extremamente ténue. Há outros processos exóticos a acontecer no Universo que tornam esta difícil medição ainda mais desafiante. O mais importante é o fraco brilho das partículas de poeira na nossa galáxia que foram alinhadas por campos magnéticos. Esta luz também é polarizada e pode ser curvada por campos magnéticos produzindo padrões de polarização de modo-B. As ondas de rádio da nossa galáxia podem produzir efeitos semelhantes. Há cerca de seis anos, astrónomos do CfA (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) a trabalhar no Polo Sul relataram a primeira evidência da polarização de modo-B, a níveis compatíveis com os modelos simples de inflação, porém, medições posteriores realizadas em diferentes frequências (ou cores) de luz do espectro de micro-ondas revelaram que o sinal pode ser explicado pela poeira galáctica.

Nos anos que se seguiram às primeiras medições da polarização de modo-B, os astrónomos continuaram a realizar observações rigorosas, acrescentando dados poderosos obtidos em muitas frequências diferentes por novos telescópios a operar no Polo Sul. Uma equipa composta por astrónomos do CfA e por um vasto grupo de colaboradores acabou de concluir a análise de todos os dados das experiências BICEP2, Keck Array e BICEP3, do Polo Sul, até 2018 e comparou os resultados com os das missões espaciais CMB Planck e WMAP. (Embora a recolha de dados para estas missões tenha terminado em 2013 e 2010, respetivamente, o processamento de dados continua e os cientistas usaram a versão de 2018). Os novos resultados aperfeiçoam as melhores restrições anteriormente obtidas para a polarização em cerca de um fator de dois, e fornecem agora uma poderosa orientação para os modelos de inflação que poderão descrever os primeiros momentos do Universo.

Uma ampla classe de modelos simples está agora descartada. A equipa indica que, dos restantes modelos, os mais favorecidos preveem ondas gravitacionais primordiais em níveis que deverão ser detetados (ou descartados) na próxima década, com telescópios aperfeiçoados no Polo Sul. A equipa já está em processo de atualização do sistema BICEP e espera poder, em cinco anos, melhorar os resultados num fator de três, o suficiente para definir restrições rigorosas aos modelos inflacionários.

Fonte da notícia: CfA

Tradução: Teresa Direitinho

 

Latest Results from Cosmic Microwave Background Measurements

The universe was created about 13.8 billion years ago in a blaze of light: the big bang. Roughly 380,000 years later, after matter (mostly hydrogen) had cooled enough for neutral atoms to form, light was able to traverse space freely. That light, the cosmic microwave background (CMB) radiation, comes to us from every direction in the sky uniformly … or so it first seemed. In the last decades astronomers have discovered that the radiation has faint ripples and bumps in it at a level of brightness of only a part in one hundred thousand – the seeds for future structures, like galaxies.

The BICEP3 telescope located at the Amundsen-Scott South Pole Station in Antarctica. (The metal skirt around the telescope shields it from reflected light from the surrounding ice.) New results analyzing BICEP3 data together with earlier data and the datasets from space missions have improved previous constraints on the kinds of models of inflation that could describe the earliest moments of the universe. Credit: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Astronomers have conjectured that these ripples also contain traces of an initial burst of expansion — the so-called inflation – which swelled the new universe by thirty-three orders of magnitude in a mere ten-to-the-power-minus-33 seconds. […] Read the original article at CfA.

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