Idade do universo

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A idade do universo é o tempo entre o Big Bang até o presente momento. Há alguns anos, a sonda WMAP colectou dados que levaram astrônomos chegarem a conclusão de que os dados da sonda aceitava a determinação da idade do Universo em 13,73 (± 0,12) bilhões (ou mil milhões em Portugal) de anos[1] [2] [3] [4] , 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, 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[5] .

Imagem do WMAP do fundo cósmico de microondas.

A idade dos elementos químicos[editar | editar código-fonte]

A idade dos elementos químicos, também conhecida com decaimento radioativo é usada para determinar a idade de uma certa mistura de átomos. Os elementos mais usados para determinar a idade do universo são o Rênio (Re187), que quando decai se transforma em Ósmio (Os187) com metade de sua vida de 40 bilhões de anos. É importante dizer que os dois elementos acima são isótopos e que depois de analisados nos dão uma estimativa da idade do Universo que vai de 11,6 e 17,5 bilhões de anos. Existem outros elementos que também são usados para fazer esse cálculo, como Urânio (U238) com sua meia-vida de 4,468 bilhões de anos e o Tório (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.[4] [6]

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

A da idade de algumas estrelas já conhecidas como CS 22892-052 e HD 115444 que é de 15,6 ± 4,6 bilhões de anos[7] . Já a estrela CS 31082-001 tem uma idade de 12,5 ± 3 bilhões de anos de acordo com o decaimento do Urânio (Ur238). Depois pelo método do decaimento do Urânio e do Tório foi obtido um valor para a idade dessa estrela que é 14,1 ± 2,5 bilhões de anos.[8] [9] [10]

Idade dos aglomerados estelares antigos[editar | editar código-fonte]

Quando há a transformação do Hidrogênio (H) em Hélio (He) no núcleo das estrelas temos a nucleossíntese, essa estrela se enquadra em uma pequena curva do diagrama criado por Hertzsprung e Russell (diagrama H-R).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

Idade < K/L_{max}^{0.7}


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 [11] . Gratton et al. calcularam calcularam idades entre 8,5 e 13,3 bilhões de anos sendo mais provável 12,1[12] . 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.[13] [14]

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 anã branca 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. Pesquisando e medindo a idade das anãs brancas no aglomerado globular M4[15] . Em 2004, 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.[16]

Como a idade do Universo pode ser medida via radiação cósmica de fundo em micro-ondas?[editar | editar código-fonte]

As três maneiras acima, são formas de medir a idade do Universo em conjunto com as estimativas do WMAP, e são totalmente consistentes.

Como é que conseguimos medir a idade do Big Bang apenas observando a radiação cósmica de microondas de fundo? Vejamos a seguir:

A radiação de microondas cósmica parece vir uniformemente de todas as direções (é claro que existem vários tipos de fontes que emitem microondas, dentre elas existem a poeira cósmica aquecida, as estrelas, as galáxias e até mesmo elétrons livres espiralando nas linhas dos campos magnéticos – mas estes possuem características distintas, assim podendo ser retiradas da equação). Essas microondas 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 é composta apenas de gás (plasma, na verdade), com uma temperatura praticamente igual em todos os lugares havendo equilíbrio térmico , e emitia a radiação de um 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 380.000 anos de idade e uma pequena parte desta radiação pode ser observada hoje em dia, através de instrumentos diferentes e sensíveis tais como a sonda Wilkinson Microwave Anisotropy Project (WMAP) e a sonda criogênica PLANCK[17] . Nós conseguimos detectar essa radiação na faixa do espectro das microondas por causa do Efeito Doppler, desviando a freqüência para o vermelho, causado pela expansão do Universo[18] . A radiação cósmica de microondas de fundo (CMB - Cosmic Micro Wave 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[19] [20] . 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). Por exemplo: o som, com em qualquer gás o som pode viajar através do plasma universal e os fótons da CMB podem reter informações sobre os últimos sons daquela época.

Conteudo-do-Universo-antes-e-agora

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. Compare então tais resultados com a Constante de Hubble que foi recentemente recalculada, e que mede como o Universo se expande, assim temos a noção da idade do Big Bang.[21] [18] [22]

Referências