A Constante de Hubble: Pesquisas Atuais
Os cientistas tão tentando esclarecer a constante de Hubble usando vários eventos cósmicos.
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Índice
- O que é a Constante de Hubble?
- Por que Tem Discordância?
- Juntando Dados Diferentes
- Supernovas como Marcadores de Distância
- Entendendo Quasares
- O Papel das Rajadas de Raios Gama
- Oscilações Acústicas de Bárions
- Análise Estatística
- A Importância das Probabilidades
- Comparando Modelos
- Descobertas Atuais
- Explorando Diferentes Evoluções
- Entendendo a Divisão Cósmica
- O Impacto da Qualidade dos Dados
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
A Constante de Hubble é um número chave pra entender quão rápido o universo tá se expandindo. Já foi medida várias vezes por diferentes métodos, mas os números nem sempre batem. Essa discordância é conhecida como a tensão de Hubble. Pra resolver isso, os pesquisadores tão juntando dados de vários eventos cósmicos como Supernovas, Quasares, rajadas de raios gama e oscilações acústicas de bárions pra ter uma ideia mais clara da constante de Hubble e suas implicações pra nossa compreensão do universo.
O que é a Constante de Hubble?
A constante de Hubble diz pra gente quão rápido as galáxias tão se afastando da gente enquanto o universo expande. Quando olhamos pra galáxias distantes, percebemos que a luz delas mudou pra um tom mais avermelhado. Essa mudança acontece porque as galáxias tão se afastando. Quanto mais rápido uma galáxia se afasta, mais longe ela tá de nós. A constante de Hubble é a relação matemática que ajuda a calcular essa taxa de expansão.
Por que Tem Discordância?
A constante de Hubble foi medida de várias formas, e cada método traz resultados diferentes. Por exemplo, os astrônomos usam supernovas-estrelas em explosão-pra medir distâncias. Eles também usam o Fundo Cósmico de Micro-ondas (CMB), que é a radiação que sobrou do Big Bang. A diferença entre as medidas desses dois métodos é o que chamamos de tensão de Hubble.
Juntando Dados Diferentes
Pra enfrentar essa divisão, os pesquisadores tão olhando pra vários eventos cósmicos. Supernovas são uma fonte confiável pra medir distâncias, por causa do brilho consistente delas. Quasares, que são objetos brilhantes e distantes alimentados por buracos negros supermassivos, também dão dados valiosos. As rajadas de raios gama, outro evento cósmico poderoso, oferecem insights sobre o universo primitivo. As oscilações acústicas de bárions são padrões na distribuição de galáxias que também ajudam a medir distâncias. Ao juntar dados dessas diferentes fontes, os pesquisadores esperam reduzir a incerteza na medição da constante de Hubble.
Supernovas como Marcadores de Distância
Supernovas, especialmente as do tipo Ia, são usadas como "velas padrão." Isso significa que elas têm um brilho conhecido, permitindo que os astrônomos determinem a distância delas com base em quão apagadas elas parecem da Terra. Medindo o brilho de milhares dessas supernovas, os cientistas conseguem construir um mapa da taxa de expansão do universo.
Entendendo Quasares
Quasares são objetos extremamente brilhantes e distantes. Eles são alimentados por buracos negros supermassivos no centro das galáxias. Os pesquisadores medem o brilho dos quasares em diferentes comprimentos de onda de luz, como ultravioleta e raios-X. Comparando o brilho deles, os cientistas podem extrair informações sobre a expansão do universo.
O Papel das Rajadas de Raios Gama
As rajadas de raios gama estão entre os eventos mais energéticos do universo. Essas explosões podem ofuscar galáxias inteiras por um breve período. A distância delas pode ser calculada usando o brilho e outras características. Elas fornecem mais uma camada de dados pra entender a expansão cósmica.
Oscilações Acústicas de Bárions
As oscilações acústicas de bárions são ondulações na densidade da matéria visível no universo. Elas representam uma foto do universo quando ele era muito mais jovem. Medindo as distâncias entre galáxias hoje, os cientistas conseguem ver esses padrões e usá-los pra inferir a expansão do universo.
Análise Estatística
Pra analisar todos esses dados, os pesquisadores usam métodos estatísticos. Métodos estatísticos tradicionais podem não ser suficientes devido às diferenças nas fontes de dados. Por isso, métodos mais novos são usados. Esses métodos ajudam a levar em conta vários fatores que podem distorcer os resultados, como viés de seleção ou a evolução do universo ao longo do tempo.
A Importância das Probabilidades
Na estatística, uma probabilidade indica quão provável é observar os dados dados sob um modelo específico. Ao analisar a constante de Hubble, os pesquisadores examinam vários modelos do universo-como os modelos plano e não plano de expansão cósmica. Usando probabilidades, eles conseguem descobrir qual modelo se encaixa melhor nos dados.
Comparando Modelos
Diferentes modelos cosmológicos têm implicações diferentes sobre como o universo se comporta. O modelo plano sugere um universo que vai se expandir pra sempre a uma taxa decrescente, enquanto um modelo não plano indica que o universo poderia eventualmente parar de se expandir ou até começar a contrair. Analisando dados de supernovas, quasares, rajadas de raios gama e oscilações acústicas de bárions, os pesquisadores podem avaliar qual modelo alinha melhor com os dados observados.
Descobertas Atuais
Esforços recentes pra combinar diferentes conjuntos de dados sugerem que novos métodos de análise levam a estimativas mais precisas da constante de Hubble. Ao corrigir viés de seleção e levar em conta a evolução desses eventos cósmicos, as pesquisas mostram incertezas reduzidas nas medições.
Explorando Diferentes Evoluções
No passado, os pesquisadores talvez tenham assumido um modelo "fixo" de como diferentes eventos cósmicos evoluem com o tempo. Porém, reconhecendo que esses eventos podem mudar e afetar as medições de luz, os pesquisadores agora estão analisando como a evolução dos eventos cósmicos pode variar. Ao examinar essa evolução variável, os pesquisadores podem alinhar melhor suas descobertas com novas observações.
Entendendo a Divisão Cósmica
A divisão entre as medições da constante de Hubble não é apenas um número. Ela significa um entendimento mais profundo das nossas falhas sobre física, cosmologia e a estrutura do universo. Usando uma combinação de métodos e modelos, os cientistas esperam esclarecer nossa visão do universo e entender melhor sua expansão.
O Impacto da Qualidade dos Dados
Dados de qualidade são cruciais pra medições precisas. Observações de alta qualidade levam a uma melhor precisão. À medida que telescópios e instrumentos melhoram, medições mais precisas de supernovas, rajadas de raios gama e quasares ficam disponíveis. Esses dados melhorados permitem que os cientistas refine seus modelos conforme necessário.
Conclusão
A pesquisa sobre a constante de Hubble tá sempre evoluindo com novas técnicas e dados que aparecem. Ao combinar resultados de supernovas, quasares, rajadas de raios gama e oscilações acústicas de bárions, os cientistas pretendem esclarecer a compreensão da expansão do universo. As discussões e investigações em andamento destacam a importância de encontrar resultados consistentes que alinhem teorias existentes com novos dados.
Título: Reducing the uncertainty on the Hubble constant up to 35\% with an improved statistical analysis: different best-fit likelihoods for Supernovae Ia, Baryon Acoustic Oscillations, Quasars, and Gamma-Ray Bursts
Resumo: Cosmological models and their parameters are widely debated, especially about whether the current discrepancy between the values of the Hubble constant, $H_{0}$, obtained by type Ia supernovae (SNe Ia), and the Planck data from the Cosmic Microwave Background Radiation could be alleviated when alternative cosmological models are considered. Thus, combining high-redshift probes, such as Gamma-Ray Bursts (GRBs) and Quasars (QSOs), together with Baryon Acoustic Oscillations (BAO) and SNe Ia is important to assess the viability of these alternative models and if they can cast further light on the Hubble tension. In this work, for GRBs, we use a 3-dimensional relation between the peak prompt luminosity, the rest-frame time at the end of the X-ray plateau, and its corresponding luminosity in X-rays: the 3D Dainotti fundamental plane relation. Regarding QSOs, we use the Risaliti-Lusso relation among the UV and X-ray luminosities for a sample of 2421 sources. We correct both the QSO and GRB relations by accounting for selection and evolutionary effects with a reliable statistical method. We here use both the traditional Gaussian likelihoods ($\cal L_G$) and the new best-fit likelihoods ($\cal L_N$) to infer cosmological parameters of a non-flat $\Lambda$CDM and flat $w$CDM models. We obtain for all the parameters reduced uncertainties, up to $35\%$ for $H_{0}$, when applying the new $\cal L_N$ likelihoods in place of the Gaussian ones. Our results remain consistent with a flat $\Lambda$CDM model, although with a shift of the dark energy parameter $w$ toward $w
Autores: Maria Giovanna Dainotti, Giada Bargiacchi, Małgorzata Bogdan, Aleksander Łukasz Lenart, Kazunari Iwasaki, Salvatore Capozziello, Bing Zhang, Nissim Fraija
Última atualização: 2023-05-17 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2305.10030
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2305.10030
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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