Idade do Universo

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Cosmologia física

A idade do universo é o tempo decorrido entre o Big Bang até o presente momento. Há alguns anos, a sonda WMAP coletou dados que, segundo astrônomos, aceitavam a determinação da idade do Universo em 13,787 ± 0,020 bilhões de anos[1][nota 1][2][3][4][5]. Entretanto, com base em dados coletados pelo satélite Planck, da Agência Espacial Europeia (ESA), que entre 2009 e 2013 mapeou o céu em busca de pequenas variações na chamada radiação cósmica de fundo em micro-ondas, foi descoberto que o Universo é quase 100 milhões de anos mais velho. As interpretações de observações astronômicas em 2014 indicaram que a idade do Universo é de 13,82 bilhões de anos.[6]

Estimativa a partir da idade dos elementos químicos[editar | editar código-fonte]

Para se determinar a idade do universo é medida a abundância do rênio-187 (Re187), que decai no ósmio-187 (Os187) com uma meia-vida de 40 bilhões de anos. É importante dizer que os dois elementos acima são isóbaros e que a análise da abundância desses elementos fornece uma estimativa para a idade do Universo que vai de 11,6 a 17,5 bilhões de anos. Existem outros elementos que também são usados para fazer esse cálculo, como o urânio-238 (U238), com uma meia-vida de 4,468 bilhões de anos, e o tório-232 (Th232), com sua meia-vida de 14,05 bilhões de anos. A análise desses dois elementos nos dão uma outra expectativa da idade do Universo, que é 14,5+2.8-2.2.[5][7]

Aplicação do decaimento radioativo para a apuração da idade das estrelas[editar | editar código-fonte]

A idade de algumas estrelas já conhecidas como CS 22892-052 e HD 115444 é de 15,6 ± 4,6 bilhões de anos.[8] Já a estrela CS 31082-001 tem uma idade de 12,5 ± 3 bilhões de anos, de acordo com o decaimento de Urânio (Ur238). Depois, pelo método do decaimento de Urânio e de Tório, foi obtido um valor para a idade dessa estrela que é 14,1 ± 2,5 bilhões de anos.[9][10][11]

Estimativa a partir da idade dos aglomerados estelares antigos[editar | editar código-fonte]

Quando há a transformação do Hidrogênio (H) em Hélio (He) no núcleo de uma estrela, temos a nucleossíntese. Uma estrela com essa característica se enquadra em uma pequena curva do diagrama criado por Hertzsprung e Russell (Diagrama de Hertzsprung-Russell). Essa curva também é conhecida como a "sequência principal", uma vez que a maioria das estrelas do Universo são encontradas em seu ciclo de vida nesta fase. Uma vez que sua luminosidade (L) varia proporcionalmente a uma potência de sua massa entre M3 e M4, o tempo (T) de vida da estrela pode ser calculado pela fórmula T = K/L0.7 onde K é uma constante e T proporcional ao inverso de L0.7 estelar.

Assim, na sequência principal, se você medir a luminosidade da estrela mais brilhante, conseguirá definir a idade limite do aglomerado:

Assim, esta fórmula sem distorção só é aplicada a aglomerados estelares com milhares de membros, e a idade do aglomerado é praticamente igual a K/Lmax0.7. Usando esse método nos aglomerados globulares, Chaboyer, Demarque, Kernan e Krauss calcularam 12,07 bilhões de anos sendo 95% de certeza da idade mínima do Universo.[12] Gratton et al. calcularam calcularam idades entre 8,5 e 13,3 bilhões de anos sendo mais provável 12,1.[13] Reid obteve a estimativa entre 11 e 13 bilhões de anos e Chaboyer et al. estabeleceram 11,5 ± 1,3 bilhões de anos para a idade média do mais velho dos aglomerados.[14][15]

Estimativa a partir da idade das anãs brancas[editar | editar código-fonte]

Messier 4 visto pelo Telescópio Espacial Hubble.

Uma anã-branca é um objeto com a massa equivalente ao nosso Sol e raio da ordem de grandeza da Terra. A densidade de uma delas é um milhão de vezes maior que a da água. As anãs-brancas brilham como resultado do seu calor residual. As anãs-brancas mais antigas são mais frias e menos brilhantes. Em 2004, ao pesquisar e medir a idade destes objetos no aglomerado globular M4[16], Hans et al. apuraram a idade de 12,1 ± 0,9 bilhões de anos para a M4 e consequentemente, considerando o tempo entre o Big Bang e a formação da M4, estimaram a idade do Universo em 12,8 ± 1,1 bilhões de anos.[17]

Estimativa a partir de medidas da radiação cósmica de fundo em micro-ondas[editar | editar código-fonte]

Imagem do WMAP da radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

A radiação cósmica de fundo em micro-ondas parece vir uniformemente de todas as direções (é claro que existem vários tipos de fontes que emitem micro-ondas, dentre elas existem as estrelas, a poeira cósmica aquecida, as galáxias e até mesmo elétrons livres espiralando nas linhas dos campos magnéticos – mas estes possuem características distintas, assim podendo ser retirados da equação). Essas micro-ondas foram originadas nos elétrons que encheram o Universo há muito tempo, bem antes de terem se combinado com os prótons livres para formar os átomos neutros de hidrogênio. Naquela ocasião a matéria comum do Universo era composta apenas de gás (plasma, na verdade), com uma temperatura praticamente igual em todos os lugares, havendo equilíbrio térmico, e essa matéria emitia a chamada radiação de corpo negro. Assim que o plasma tornou-se um gás neutro, a radiação térmica ficou livre para fluir pelo cosmo. Isso ocorreu quando o Universo tinha cerca de 380 mil anos de idade e uma pequena parte desta radiação pode ser observada ainda hoje, através de instrumentos diferentes e sensíveis tais como a sonda Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) e a sonda Planck.[18] Nós conseguimos detectar essa radiação na faixa do espectro das micro-ondas por causa do Efeito Doppler, que causa desvio da frequência dessas ondas para o vermelho (redshift), causado pela expansão do Universo.[19] A radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB - Cosmic Microwave Background Radiation) é a mais perfeita radiação de corpo negro conhecida, mas não se trata de um corpo negro perfeito. A CMB tem um pólo quente e um mais frio, devido ao movimento de nosso sistema solar mais a galáxia.[20][21] Ela também apresenta flutuações da ordem de 1 até 10 µK (micro-Kelvin), o que parece ruído aleatório para nós (ruído branco). Mas a CMB não é aleatória, ao contrario, ela nos mostra os processos físicos primordiais, a maior parte do tempo onde os fótons tornaram-se livres para fluir (alguns são devido aos efeitos da massa e energia ao longo do caminho entre o plasma primordial e nós).

Conteúdo do Universo; atualmente e em fase primordial.

Pela análise criteriosa das flutuações da CMB, a densidade da matéria junto com a energia escura dos primórdios do Universo, pode ser enfim calculada, assim como a composição da matéria primordial (matéria comum, neutrinos e matéria escura). Colocando-se estas estimativas nas equações da Teoria da Relatividade Geral temos os resultados da dimensão da velocidade de expansão do Universo. Comparando então tais resultados com a Constante de Hubble que foi recentemente recalculada, e que mede como o Universo se expande, temos assim a noção da idade do Big Bang.[22][19][23]

Constante de Hubble[editar | editar código-fonte]

A constante Hubble parametriza a atual taxa de expansão do Universo. Existem diferentes métodos de calcular a Constante de Hubble que levam a resultados inconsistentes. Essa discrepância significa que as medições de Constantes de Hubble têm erros sistemáticos maiores do que os astrofísicos podem explicar, ou revela algo profundo sobre a física subjacente ao nosso Universo. A idade geralmente aceita do Universo é de 13,787 ± 0,020 bilhões de anos, baseando-se em uma Constante de Hubble de valor 70. Em 2013, cientistas europeus sugeriram que a taxa de expansão foi mais lenta, de valor 67. No início de 2019, Adam Riess usou o super telescópio da NASA e encontrou um valor de 74, enquanto outra equipe, 73,3.[24] Um estudo de setembro de 2019 apresentou uma Constante de Hubble de 82,4, que colocaria a idade do Universo em cerca de 11,4 bilhões de anos[25].

Notas[editar | editar código-fonte]

  1. ↑ Um bilhão na escala curta corresponde a mil milhões na escala longa.

Referências

  1. ↑ Planck Collaboration (2018). «Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters (See PDF, page 15, Table 2, Age/Gyr, last column).». arXiv:1807.06209Acessível livremente 
  2. ↑ «The Age of the Universe with New Accuracy». Consultado em 29 de dezembro de 2006 
  3. ↑ «Qual a idade do Universo». Consultado em 13 de janeiro de 2010 
  4. ↑ Chang, Kenneth (9 de março de 2008). «Gauging Age of Universe Becomes More Precise». The New York Times (em inglês). Consultado em 24 de setembro de 2008 
  5. ↑ a b «Como medir a idade do Universo» 
  6. ↑ The Universe Is 13.82 Billion Years Old publicado em 28/3/2014 por PHIL PLAIT [1]
  7. ↑ «The U/Th production ratio and the age of the Milky Way from meteorites and Galactic halo stars» (em inglês). Nature 
  8. ↑ «R-Process Abundances and Chronometers in Metal-Poor Stars» 
  9. ↑ «How Old is the Universe?» 
  10. ↑ «Uranium-238: A new stellar chronometer» 
  11. ↑ «The r-process in the neutrino winds of core-collapse supernovae and U-Th cosmochronology» 
  12. ↑ «A Lower Limit on the Age of the Universe» 
  13. ↑ «Ages of Globular Clusters from Hipparcos Parallaxes of Local Subdwarfs» 
  14. ↑ «Younger and brighter - New distances to globular clusters based on Hipparcos parallax measurements of local subdwarfs» 
  15. ↑ «The Age Of Globular Clusters In Light Of Hipparcos: Resolving the Age Problem?» 
  16. ↑ «Hubble Uncovers Oldest "Clocks" In Space To Read Age Of Universe» 
  17. ↑ «HST Observations of the White Dwarf Cooling Sequence of M4» 
  18. ↑ «Planck: a nave espacial criogênica atingiu seu destino no ponto de Lagrange L2» 
  19. ↑ a b «Expanding Universe» 
  20. ↑ «The Solar System» 
  21. ↑ «Galaxies» 
  22. ↑ «A taxa de expansão do Universo foi recalculada com o dobro da precisão» 
  23. ↑ «SAO/NASA ADS Astronomy Abstract Service» 
  24. ↑ Press, Associated (13 de setembro de 2019). «The universe might be billions of years younger than we thought». New York Post (em inglês). Consultado em 16 de setembro de 2019 
  25. ↑ «The universe might be 2 billion years younger». Tech Explorist (em inglês). 14 de setembro de 2019. Consultado em 16 de setembro de 2019 
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