Cosmólogos encontram maneira de verificar se o Universo está mais quente numa extremidade do que noutra

Um remanescente do Big Bang, o fundo de micro-ondas cósmico parece ter um gradiente pelo Universo, uma característica que intriga os cosmólogos há décadas.
Crédito: Matthew Savino

Observado da Terra, o Universo parece um pouco mais quente numa extremidade do que noutra, pelo menos termos do fundo de micro-ondas cósmico (em inglês, "cosmic microwave background" ou CMB). Mas a questão que preocupa os cosmólogos é saber se esse desequilíbrio no CMB é real ou se é um resultado do efeito Doppler.

Os cientistas Siavash Yasini e Elena Pierpaoli da Universidade da Califórnia do Sul em Dornsife, EUA, podem ter descoberto uma maneira de encontrar a resposta.

Tornado talvez mais famoso por Edwin Hubble, que o usou para mostrar que o Universo está a expandir-se, o efeito Doppler é a aparente mudança na frequência das ondas eletromagnéticas devido ao movimento de corpos que viajam rapidamente pelo espaço. Ondas como a radiação eletromagnética - ondas de luz raios-X, micro-ondas, etc. - parecem mudar de energia: aquelas que se movem em direção a um observador parecem ser mais altamente energéticas, ou mais quentes, do que realmente são. O contrário é verdadeiro para ondas que se afastam do observador, que parecem mais frias.

Os cientistas que olham para o céu vêm o espaço que segue atrás da Terra parecer mais frio do que o espaço adiante, mas não está claro se isso é apenas o efeito Doppler ou a observação de uma diferença verdadeira na temperatura do CMB. É um enigma que persiste há décadas.

Dado que a CMB é uma energia remanescente do Big Bang - quando todo o Universo "explodiu" a partir de um único ponto - os cosmólogos assumiram que está disperso uniformemente. A aparência de dois polos no Universo, um mais quente do que o outro, deve, portanto, ser resultado do efeito Doppler, um resultado da viagem do Sistema Solar pelo espaço.

"Nós pensamos que um lado da CMB só parece mais quente porque nos estamos a mover na sua direção e o lado oposto parece mais frio porque nos estamos a afastar," comenta Yasini, doutorando de física e astronomia.

Os astrofísicos que medem a velocidade do Sistema Solar em relação à CMB podem ajustar os seus cálculos com base neste pressuposto, assim como os cosmólogos que estudam o Big Bang e as condições pouco depois.

Mas existe, afinal de contas, a possibilidade que esse pressuposto seja um erro.

"Se realmente existir um dipolo intrínseco na CMB - isto é, se um lado do céu for realmente e parcialmente mais quente do que o lado oposto - a velocidade que atribuímos ao Sistema Solar em relação à CMB estará incorreta," acrescenta Yasini. Isto afetaria a forma como os cientistas medem a velocidade de objetos distantes, como galáxias, e as teorias sobre o que aconteceu momentos após o Big Bang podem ser abaladas.

Executando cálculos para um estudo diferente, mas relacionado, Yasini e Pierpaoli, professora de Física e Astronomia, mentora de Yasini, encontraram um detalhe interessante: o espectro de frequência da CMB, no céu e em média, diferirá caso o dipolo seja real e não apenas o resultado do efeito Doppler.

Por outras palavras, se a CMB for, de fato, mais quente numa extremidade do Universo do que noutra, a temperatura média medida em todo o céu será ligeiramente diferente do que se a CMB for realmente uniforme.

As descobertas de Yasini e Pierpaoli permitirão aos cosmólogos realizar a próxima geração de levantamentos da CMB a fim de determinar a natureza do dipolo CMB pela primeira vez, resolvendo o quebra-cabeças.

"Agora que temos uma base matemática para encontrar a resposta, só resta fazer as observações," comenta Pierpaoli.

Se se revelar que uma porção do dipolo é real e não apenas resultado do efeito Doppler, os astrofísicos e astrônomos terão que recalibrar todas as suas medições a fim de obter uma visão mais precisa do Universo observável.

Igualmente importante, os cosmólogos que estudam o Big Bang e as condições do Universo inicial terão novas direções para explorar como e porque é que a CMB está dispersa de forma desigual e como o Universo veio a ser o que agora é.

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE