Os 6 números que definem todo o Universo:avião pixbet

Fazemos observaçõesavião pixbetquase todos os regimesavião pixbetcomprimentoavião pixbetonda acessíveis para medição e com detectoresavião pixbetpartículasavião pixbetúltima geração.

As observações provêmavião pixbetlugares próximos e dos confins mais distantes do espaço.

Todas essas evidências e teorias podem ser reunidasavião pixbetum modelo padrão surpreendentemente simplesavião pixbetcosmologia, que tem apenas seis parâmetros.

Esses são os números que definem todo o Universo.

O conteúdo do Universo

Os primeiros três parâmetros nos falam sobre o conteúdo do Universo.

Nós os descrevemos como fraçõesavião pixbetuma estimativa totalavião pixbetmatéria e energia, como os componentesavião pixbetum gráficoavião pixbetpizza.

O primeiro parâmetro descreve a quantidadeavião pixbetmatéria normal, átomos, no Universo, e diz que eles representam apenas 5% do Universo.

O segundo parâmetro descreve a matéria escura, um tipoavião pixbetpartícula elementar nova que ainda não entendemos, que representa 25% do Universo.

Surpreendentemente, a quantidadeavião pixbetmatéria escura, que podemos derivar das nossas medições das diminutas flutuaçõesavião pixbettemperatura da radiação cósmicaavião pixbetfundo, coincide com o valor deduzido das observações dos movimentos das estrelas e galáxias.

No entanto, o valor que obtemos das medições da CMB é muito mais preciso.

Nossas medições também nos dizem algo mais.

Como a CMB chega até nós desde a Era da Recombinação (ou do Desacoplamento), quando o Universo primordial se resfriou o suficiente para liberar os fótons do plasma quente que os uniu por várias centenasavião pixbetmilharesavião pixbetanos após o Big Bang, fazendo com que o Universo se tornasse transparente, podemos ver que a matéria escura claramente existia nos primórdios do Universo.

Além disso, podemos ver que os átomos, a matériaavião pixbetque somos feitos, representam apenas um sexto da massa total do Universo.

O terceiro parâmetro é a constante cosmológica, a misteriosa energia escura que está na raiz da expansão acelerada do Universo.

Ela representa 70% da estimativa totalavião pixbetmatéria e energia do Universo. Também não sabemos o que é essa energia escura, mas sabemos que ela existe, porque medimos diretamenteavião pixbetpresença por meio da aceleração cósmica.

Estrelas e galáxiasavião pixbetformação

O quarto parâmetro é a profundidade óptica, ou quão opaco o Universo era para os fótons que viajam por ele.

Este é o mais astrofísicoavião pixbettodos os parâmetros do modelo padrão da cosmologia.

Com isso, queremos dizer que ele captura nosso escasso conhecimentoavião pixbettodo o complexo processoavião pixbetformação e subsequente explosão das primeiras estrelas e formação das primeiras galáxias no Universo.

A intensa luz dessas primeiras estrelas e galáxias quebrou o hidrogênio que prevalecia no cosmosavião pixbetprótons e elétrons que o compõem, causando a reionização do Universo.

Nesse processo, cercaavião pixbet5 a 8% dos fótons da CMB, os fótons que haviam sido liberados no momento do desacoplamento, se dispersaram novamente.

Para fazer uma analogia, considerando que o Universo antes era transparente, é como se tivesse entrado um poucoavião pixbetnévoa.

Não muito forte, você ainda consegue ver um litoral distante, mas a visibilidade foi reduzida. Curiosamente, para determinar a profundidade óptica do Universo, é feita uma medição da polarização da CMB.

A polarização, junto com a intensidade e o comprimentoavião pixbetonda, é uma das três característicasavião pixbetuma ondaavião pixbetluz. A polarização especifica a direção na qual uma ondaavião pixbetluz oscila.

Por exemplo, a luz que reflete no capô do seu carro está polarizada horizontalmente. Ou seja, a ondaavião pixbetluz oscilaavião pixbetum lado para o outro horizontalmente.

Os óculos escuros polarizados bloqueiam essa direçãoavião pixbetoscilação e seu reflexo associado.

Da mesma forma, os elétrons liberados pelo processoavião pixbetreionização dispersaram e polarizaram os fótons da CMB.

Se você pudesse olhar para a CMB com ou sem "óculos escuros" polarizados, veria que parece ligeiramente diferente.

Flutuações quânticas

Os dois últimos parâmetros descrevem as origens das diminutas flutuações que deram origem a toda a estrutura que observamos hoje no Universo.

Se tivéssemos um modelo completo do Universo, que começasse com pequenas flutuações quânticas e previsse com sucesso quais seriam as flutuações da matériaavião pixbetesferas com 25 milhõesavião pixbetanos-luzavião pixbetdiâmetro, poderíamos eliminar um desses dois parâmetros.

Infelizmente, embora tenhamos um esboço muito bem sucedido para entender como o Universo evoluiu, ainda não conhecemos todas as conexões, por isso precisamos desse parâmetro.

É chamadoavião pixbetespectroavião pixbetpotência primordial e descreve as flutuações na densidade do Universo no espaço tridimensional.

No início do Universo, essas flutuações eram pequenas, mas à medida que o Universo se expandiu, essas variaçõesavião pixbetdensidade se tornaram grandesavião pixbettodo o cosmos.

Onde havia áreas ligeiramente mais densas no cosmos primordial, a matéria continuou a se agrupar, e agora podemos ver galáxias ou aglomeradosavião pixbetgaláxias;avião pixbetoutras, onde havia menos densidade, não vemos quase nada.

O parâmetro restante, chamado índice espectral escalar, é o mais difícilavião pixbetentender, mas também é nossa melhor janela para o nascimento do Universo.

Ele nos diz como as flutuações primordiais, as pequenas variaçõesavião pixbetenergia que estavam presentes no Universo primitivo, dependem da escala angular.

Para compreender isso melhor, vamos usar uma analogia musical.

Este último parâmetro cosmológico nos permite distinguir entre "ruído branco" e, digamos, "ruído rosa",avião pixbetque as notas graves (análogas às escalas angulares grandes) têm um volume maior do que as notas agudas (análogas às escalas angulares pequenas).

Usando a CMB, descobrimos que as flutuações primordiais eram ligeiramente maioresavião pixbetamplitudeavião pixbetescalas angulares grandes do queavião pixbetescalas menores. Em outras palavras, o ruído cósmico primordial é ligeiramente rosado.

Com esses seis parâmetros, podemos calcular as características não apenas da CMB, mas tambémavião pixbetqualquer medição cosmológica que desejamos fazer.

Podemos, por exemplo, calcular a idade do Universo: 13,8 bilhõesavião pixbetanos (pode haver uma variação aproximadaavião pixbet40 milhõesavião pixbetanos).

A observação mais restritiva é a da anisotropia da CMB: as diminutas flutuações da temperatura.

No entanto, o modelo padrão da cosmologia é consistente com todas as mediçõesavião pixbettodas as áreas da física e da astronomia.

Em suma, não importa como olhamos para o cosmos — por meioavião pixbetsondagensavião pixbetgaláxias,avião pixbetestrelasavião pixbetexplosão, da abundânciaavião pixbetelementosavião pixbetluz, das velocidades das galáxias ou da CMB —, nós só precisamosavião pixbettodos os seis parâmetros explicados acima, e processos físicos conhecidos, para descrever o Universo que observamos.

O que significa ser capazavião pixbetdescrever algoavião pixbetforma tão simples e quantitativa? Significa que entendemos como as peças do Universo se encaixam para formar o todo. Entendemos algumas conexões profundas na natureza.

Isso significa que se pode demonstrar que estamos errados, não com diferentes argumentos, mas com um modelo quantitativo melhor que descreve mais aspectos da natureza.

Há poucos sistemas estudados por cientistas que podem ser descritosavião pixbetforma tão simples, completa e com tanta precisão. Temos sorteavião pixbeto Universo observável ser um deles.

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