Idade do Universo
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A idade do Universo compreende o tempo decorrido entre o Big Bang até o presente momento. Há alguns anos, a sonda WMAP coletou dados que permitem estimar a idade do Universo em 13,787 ± 0,020 bilhões de anos[1][nota 1][2][3][4][5]. Entretanto, a partir de dados coletados pelo satélite Planck, da Agência Espacial Europeia (ESA), que mapeou o céu entre 2009 e 2013 em busca de pequenas variações na radiação cósmica de fundo em micro-ondas, foi descoberto que o Universo é quase 100 milhões de anos mais velho. Interpretações de observações astronômicas em 2014 indicaram que a idade do Universo é de 13,82 bilhões de anos.[6]
Decaimento radioativo de elementos químicos
editarPara 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 meia-vida de 4,468 bilhões de anos, e o tório-232 (Th232), com meia-vida de 14,05 bilhões de anos. A análise desses dois elementos fornecem 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
editarA 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 m��todo 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]
Idade dos aglomerados estelares antigos
editarQuando 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 com seu ciclo de vida nesta fase. Uma vez que sua luminosidade varia com a potência de sua massa entre e , o tempo de vida da estrela pode ser calculado pela fórmula
,
em que é uma constante.
Assim, na sequência principal, se você medir a luminosidade da estrela mais brilhante, conseguirá definir a idade limite do aglomerado:
No entanto, esta fórmula só é aplicada a aglomerados estelares com milhares de membros, com a idade do aglomerado sendo aproximadamente igual à fórmula acima. Usando esse método nos aglomerados globulares, Chaboyer, Demarque, Kernan e Krauss calcularam 12,07 bilhões de anos com 95% de certeza da idade mínima do Universo.[12] Gratton et al. calcularam idades entre 8,5 e 13,3 bilhões de anos, sendo o valor mais provável 12,1 bilhões.[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]
Idade das anãs brancas
editarUma anã branca é o objeto remanescente após o fim da vida de uma estrela com a massa equivalente ao nosso Sol e raio da ordem de grandeza da Terra, o que faz com que sua densidade seja um milhão de vezes maior que a da água. 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]
Medidas da radiação cósmica de fundo em micro-ondas
editarA radiação cósmica de fundo em micro-ondas (comumente abreviada como CMB, do inglês Cosmic Microwave Background Radiation) chega até a Terra de todas as direções. Na época em que essa radiação foi emitida, a matéria comum do Universo era composta apenas de plasma, com uma temperatura praticamente igual em todos os lugares. Portanto, o Universo estava em um estado de quase equilíbrio térmico, emitindo 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. Uma pequena parte desta radiação pode ser observada ainda hoje por meio de instrumentos diferentes e sensíveis tais como a sonda Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) e a sonda Planck.[18] Embora tenha sido emitida a altas temperaturas (frequências mais altas), detectamos essa radiação na faixa de micro-ondas (frequências mais baixas). Isso ocorre devido ao Efeito Doppler causado pela expansão do Universo, que causa o desvio da frequência dessas ondas para o vermelho (redshift).[19] A CMB é a mais perfeita radiação de corpo negro conhecida, mas não se trata de um corpo negro perfeito. A CMB tem um polo quente e um mais frio, devido ao movimento de nosso sistema solar somado ao da galáxia.[20][21] Ela também apresenta flutuações da ordem de 1 até 10 µK (micro-Kelvin), o que parece um ruído aleatório para nós (ruído branco).
Pela análise criteriosa das flutuações da CMB, a densidade da matéria junto com a energia escura nos primórdios do Universo pode ser 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 obtemos como resultado a taxa de expansão do Universo, denominada parâmetro de Hubble. Comparando, então, esses resultados com a constante de Hubble (valor atual do parâmetro de Hubble), é possível estimar a idade do Universo.[22][19][23]
Notas
editar- ↑ Um bilhão na escala curta corresponde a mil milhões na escala longa.
Referências
- ↑ Planck Collaboration (2018). «Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters (See PDF, page 15, Table 2, Age/Gyr, last column).». arXiv:1807.06209
- ↑ «The Age of the Universe with New Accuracy». Consultado em 29 de dezembro de 2006
- ↑ «Qual a idade do Universo». Consultado em 13 de janeiro de 2010
- ↑ 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
- ↑ a b «Como medir a idade do Universo»
- ↑ The Universe Is 13.82 Billion Years Old publicado em 28/3/2014 por PHIL PLAIT [1]
- ↑ «The U/Th production ratio and the age of the Milky Way from meteorites and Galactic halo stars» (em inglês). Nature
- ↑ «R-Process Abundances and Chronometers in Metal-Poor Stars»
- ↑ «How Old is the Universe?»
- ↑ «Uranium-238: A new stellar chronometer»
- ↑ «The r-process in the neutrino winds of core-collapse supernovae and U-Th cosmochronology»
- ↑ «A Lower Limit on the Age of the Universe»
- ↑ «Ages of Globular Clusters from Hipparcos Parallaxes of Local Subdwarfs»
- ↑ «Younger and brighter - New distances to globular clusters based on Hipparcos parallax measurements of local subdwarfs»
- ↑ «The Age Of Globular Clusters In Light Of Hipparcos: Resolving the Age Problem?»
- ↑ «Hubble Uncovers Oldest "Clocks" In Space To Read Age Of Universe»
- ↑ «HST Observations of the White Dwarf Cooling Sequence of M4»
- ↑ «Planck: a nave espacial criogênica atingiu seu destino no ponto de Lagrange L2»
- ↑ a b «Expanding Universe»
- ↑ «The Solar System»
- ↑ «Galaxies»
- ↑ «A taxa de expansão do Universo foi recalculada com o dobro da precisão»
- ↑ «SAO/NASA ADS Astronomy Abstract Service»