Universo em Aceleração e Supernovas Tipo Ia

Utilizando anãs brancas em explosão como velas padrão, duas equipes descobriram no final da década de 1990 que a expansão do universo está acelerando, derrubando a expectativa de que a gravidade deveria desacelerá-la.

Definition

O universo em aceleração é a descoberta, estabelecida com supernovas Tipo Ia, de que a taxa de expansão cósmica está aumentando com o tempo; supernovas Tipo Ia são explosões termonucleares de anãs brancas cuja luminosidade de pico padronizada as torna indicadores de distância precisos.

Scope

Este tópico aborda as supernovas Tipo Ia como velas padronizáveis, a medição de suas distâncias e desvios para o vermelho para mapear a história da expansão, a descoberta de que supernovas distantes são mais fracas do que um universo em desaceleração prevê, e a inferência de que um componente de energia escura impulsiona a expansão acelerada.

Core questions

• Por que as supernovas Tipo Ia são boas velas padrão?
• Como as observações de supernovas revelaram a aceleração cósmica?
• O que o enfraquecimento de supernovas distantes implica?

Key concepts

• Supernova Tipo Ia
• Vela padronizável
• Padronização da curva de luz
• Distância de luminosidade
• Diagrama de Hubble
• Parâmetro de desaceleração
• Aceleração cósmica

Key theories

Velas padronizáveis

As supernovas Tipo Ia têm uma relação estreita entre a forma da curva de luz e o brilho de pico, de modo que, após a padronização, suas luminosidades são quase uniformes, permitindo medições precisas de distância para alto desvio para o vermelho.

Evidência de aceleração

Supernovas distantes parecem mais fracas, e, portanto, mais distantes, do que o esperado em um universo em desaceleração, indicando que a expansão tem acelerado e exigindo um componente com pressão negativa.

Mechanisms

Uma anã branca que atinge uma massa crítica sofre uma explosão termonuclear de luminosidade reproduzível; a correção para a largura e cor da curva de luz produz uma vela padrão, e o gráfico de brilho versus desvio para o vermelho produz um diagrama de Hubble cuja curvatura em alto desvio para o vermelho revela a expansão acelerada.

Clinical relevance

A descoberta da supernova é um dos resultados mais importantes da cosmologia moderna: estabeleceu a existência da energia escura e do universo plano e em aceleração, remodelou o orçamento de energia cósmica e lançou um grande programa observacional para caracterizar a causa da aceleração.

History

O Supernova Cosmology Project e a High-z Supernova Search Team descobriram independentemente em 1998 e 1999 que supernovas de alto desvio para o vermelho eram mais fracas do que o esperado, implicando aceleração; o resultado foi rapidamente corroborado e reconhecido com o Prêmio Nobel de Física de 2011.

Debates

Sistemáticas na cosmologia de supernovas

Possíveis efeitos sistemáticos, como a evolução das propriedades das supernovas, extinção por poeira e vieses de seleção, foram examinados como alternativas à aceleração, mas o resultado se manteve e foi reforçado por sondas independentes.

Key figures

• Saul Perlmutter
• Brian Schmidt
• Adam Riess
• Robert Kirshner

Seminal works

• riess1998
• perlmutter1999

Frequently asked questions

Por que as supernovas Tipo Ia são tão úteis para a cosmologia?

Elas são extremamente brilhantes, visíveis em grande parte do universo observável, e após a padronização para a forma e cor da curva de luz, suas luminosidades de pico são quase idênticas, de modo que seu brilho aparente fornece distâncias confiáveis para mapear a história da expansão.

Como o enfraquecimento das supernovas implica aceleração?

Se supernovas distantes são mais fracas do que o esperado para seu desvio para o vermelho, elas devem estar mais distantes do que um universo em desaceleração as colocaria, o que significa que a expansão acelerou ao longo do tempo, a assinatura da energia escura.