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‘Estrelas canibais’, a IA e o Observatório Rubin poderiam lançar luz sobre o mistério da energia escura. Veja como
Usando inteligência artificial e dados do inovador Observatório Vera C. Rubin, os cientistas estão reconsiderando o nosso conhecimento das “velas padrão” no cosmos. São objetos que resultam de explosões provocadas por estrelas mortas que agem como canibais — e nos ajudam a medir distâncias no universo.
Essas velas padrão também são chamadas de Tipo 1a supernovase seu papel na medição de distâncias é essencial para medir a taxa de expansão do universo. Isso significa que eles também são parte integrante da nossa compreensão de como essa expansão é acelerando devido ao efeito energia escuraa força misteriosa que ajuda a separar nosso cosmos em todas as direções.
A abordagem da equipe de pesquisa para observar essas supernovas Tipo 1a envolve o que é conhecido como estrutura combinada de inferência e padronização relacionada a galáxias, ou CIGaRS. Difere de uma abordagem mais padrão porque, em vez de usar observações espectroscópicas – que giram em torno da análise de assinaturas de luz – analisa imagens reais e uma análise matemática. Esta abordagem, explica a equipa, permite aos astrónomos determinar mais sobre a idade e a concentração de elementos pesados – conhecidos colectivamente como “metais” na astronomia – nas estrelas que explodem em supernovas do Tipo 1a. Isto é importante porque pode revelar as distâncias das estrelas com mais precisão.
“Uma forma poderosa de modelar o universo é simulá-lo no computador”, disse Raúl Jiménez, membro da equipe de pesquisa, da Universidade de Barcelona, em um comunicado. declaração. “Isso fornece uma maneira de variar todos os parâmetros possíveis ao mesmo tempo para prever em que universo vivemos.
“Além disso, tendo esta capacidade, pode-se olhar para possíveis sistemáticas ‘desconhecidas’ para compreender o seu efeito. O impacto desta sistemática na nossa inferência é sem dúvida o ingrediente mais importante que falta nas abordagens atuais para modelar o universo.”
Recapitulando o problema da energia escura e das estrelas canibais
Nossa descoberta da energia escura começou com a morte de estrelas de tamanhos semelhantes ao Sol e suas transformações em brasas estelares fumegantes chamadas anãs brancas. O sol terminará a sua vida como uma anã branca dentro de cerca de 6 mil milhões de anos, desaparecendo sozinha num cemitério cósmico que outrora foi o nosso sistema solar. No entanto, quando as estrelas têm um parceiro binário, as anãs brancas podem voltar à vida como vampiros cósmicos, retirando material destas estrelas companheiras.
Este canibalismo estelar termina com uma explosão nuclear descontrolada que geralmente destrói completamente a anã branca: a supernova Tipo 1a.
Aqui está a beleza da destruição, no entanto. Estas explosões de supernovas Tipo 1a foram consideradas de natureza tão uniforme (mais sobre isto num momento) que a análise da sua emissão de luz diz aos investigadores a que distância estão e a que velocidade se movem devido à expansão do cosmos.
Em 1998, duas equipas de astrónomos utilizaram independentemente supernovas do Tipo 1a para descobrir que não só o Universo está a expandir-se, como também o faz a um ritmo acelerado. O nome do espaço reservado para a força que impulsiona esta aceleração é energia escura.
Desde o final da década de 1990, a situação ficou cada vez mais complicada. Por exemplo, sabemos agora que a energia escura, seja ela qual for, domina o cosmos, representando cerca de 68% da matéria e do orçamento energético do universo. Além disso, sabemos que a energia escura só começou a dominar há cerca de 4 mil milhões de anos, quando o Universo tinha cerca de 9 mil milhões de anos e quando o Big BangA expansão impulsionada pela matéria foi interrompida pela matéria e pelo seu efeito gravitacional.
Para entender por que isso é preocupante, considere o seguinte: imagine empurrar uma criança em um balanço, observá-la desacelerar e parar quase completamente, como a expansão impulsionada pelo Big Bang. Então, o balanço acelera e continua se movendo cada vez mais rápido, parecendo se mover sem nenhum empurrão. É isso que a energia escura está fazendo com o universo.
Portanto, não é de admirar que cientistas como Jiménez e colegas queiram chegar ao fundo da energia escura. Este quebra-cabeça é amplamente considerado o maior mistério da cosmologia moderna.
Mas o problema é o seguinte: lembra-se do ponto sobre as supernovas do Tipo 1a parecerem idênticas? Pesquisadores descobriram recentemente que isso não sempre soa bem verdade.
Velas não tão padronizadas?
Ao longo dos últimos 20 anos, os astrónomos descobriram que o brilho das supernovas do Tipo 1a tem uma pequena dependência do ambiente galáctico em que explodem. Quando essas explosões irrompem em galáxias grandes ou antigas, elas parecem ligeiramente diferentes daquelas de galáxias menores ou mais jovens. galáxias.
Embora este efeito tenha sido resolvido através de ajustes de aproximação, ele ainda prejudica a precisão das medições de distância fornecidas por essas velas padrão cataclísmicas. Esta equipa abordou esta questão modelando todos os factores associados às supernovas, incluindo a natureza das suas galáxias hospedeiras, qualquer poeira que possa diminuir a sua emissão de luz, a frequência destas explosões ao longo do tempo e, de facto, a expansão do Universo, tudo de uma vez. O resultado foi um modelo único e autoconsistente unindo elementos físicos e estatísticos. A equipe também foi capaz de modelar dezenas de milhares de supernovas Tipo 1a ao mesmo tempo.
O resultado é um método que pode estimar as distâncias das galáxias com muita precisão usando apenas imagens. Isto se tornará crucial quando o Legacy Survey of Space and Time (LSST), conduzido pelo Observatório Rubin a partir do topo de uma montanha no Chile, começa a fazer observações de um número sem precedentes de supernovas. Algo para o qual a estrutura CIGaRS está exclusivamente equipada para lidar.
“Ao contrário de outras estruturas, que exigem simplificações analíticas, a nossa abordagem de inferência baseada em simulação de ponta a ponta, sem compromissos, é a única capaz de extrair toda a informação cosmológica e astrofísica dos dados obtidos com esforço do Observatório Rubin, evitando ao mesmo tempo as armadilhas de preconceitos de seleção e modelagem”, disse o líder da equipe Konstantin Karchev, da Universidade de Barcelona, no comunicado.
Esses resultados foram publicados na quarta-feira (6 de maio) na revista Astronomia da Natureza.
