A missão espacial Planck lançou o mais preciso e mais detalhado mapa já feito da antiga luz do universo, revelando novas informações sobre a idade, o conteúdo e suas origens.
O Planck é uma missão da Agência Espacial Europeia. A NASA contribuiu para a missão fornecendo tecnologia para ambos os instrumentos científicos da missão Planck, além disso, os cientistas norte-americanos, europeus e canadenses trabalham juntos para analisar os dados do Planck.
O mapa resultante sugere que o universo está se expandindo mais vagarosamente do que os cientistas pensavam, e tem 13.8 bilhões de anos de vida, 100 milhões de anos mais velho do que as estimativas anteriores. Os dados também mostram que existe menos energia escura e mais matéria, tanto normal como matéria escura, no universo do que se sabia anteriormente. A matéria escura é uma substância invisível que só pode ser vista através dos efeitos da sua gravidade, enquanto a energia escura está empurrando o universo, expandido-o. A natureza tanto da matéria como da energia escura permanece um mistério.
“Os astrônomos em todo o mundo esperaram por esse mapa”, disse Joan Centrella, cientista de programa do Planck, na sede da NASA em Washington. “Essas medidas são profundamente importantes para muitos áreas da ciência, bem com para as futuras missões espaciais. Nós estamos gratos por termos trabalhado com a Agência Espacial Europeia nessa façanha histórica”.
O mapa, baseado nos primeiros 15.5 meses de missão de observações de todo o céu, revelou pequenas flutuações na radiação cósmica de micro ondas de fundo, luz antiga que tem viajado por bilhões de anos desde as eras mais antigas do universo até nos alcançar. Os padrões da luz representam as sementes das galáxias e aglomerados de galáxias que nós observamos ao nosso redor hoje.
“À medida que essa luz viaja até nós, a matéria age como um obstáculo ao seu caminho e muda o padrão levemente”, disse Charles Lawrence, cientista de projeto norte-americano para o Planck no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, na Califórnia. “O mapa do Planck não revela somente o universo muito jovem, mas também a matéria, incluindo a matéria escura, em todo o lugar do universo”.
A idade, o conteúdo e outros fatores do nosso universo são descritos num modelo simples desenvolvido pelos cientistas, chamado de modelo padrão da cosmologia. Esses novos dados têm permitido aos cientistas testarem e melhorarem a precisão desse modelo com a maior precisão até hoje já obtida. Ao mesmo tempo, algumas feições curiosas são observadas e que não se ajustam muito bem com essa imagem simples. Por exemplo, o modelo assume que o céu é o mesmo em todo o lugar, mas o padrão da luz é assimétrico em dois locais do céu, e existe um ponto que se estende sobre uma faixa do céu que é maior do que o esperado.
“Por um lado, nós temos um modelo simples que se ajusta às nossas observações extremamente bem, mas por outro lado, nós observamos algumas estranhas feições que nos forçam a repensar algumas premissas básicas”, disse Jan Tauber, o cientista de projeto do Planck para o Agência Espacial Europeia, baseado na Holanda. “Esse é começo de uma nova jornada, e nós esperamos continuar analisando os dados do Planck para que ele nos ajude a iluminar nosso caminho”.
As descobertas também testam teorias descritas como inflação, uma dramática expansão do universo que ocorreu imediatamente depois de seu nascimento. Num período de tempo muito menos do que o piscar dos olhos, o universo inflou por 100 trilhões de trilhões de vezes em tamanho. O novo mapa, mostra que a matéria parece estar distribuída aleatoriamente, sugerindo que processos aleatórios tiveram um papel importante no começo do universo, na escala de um minuto quântico. Isso permite aos cientistas escolherem entre muitas das complexas teorias de inflação em favor de uma mais simples.
“Padrões sobre imensos pedaços do céu nos dizem sobre o que estava acontecendo em escala de tempos diminutas nos momentos logo depois que o nosso universo nasceu”, disse Lawrence.
O Planck foi lançado em 2009 e tem desde então escaneado o céu, mapeando a radiação de micro ondas cósmica de fundo, o brilho emitido pelo universo logo após o teórico Big Bang que criou o universo. Essa relíquia da radiação forneceu aos cientistas uma imagem do nosso universo com 370000 anos depois do Big Bang. A luz existia antes desse tempo, mas ela estava presa no plasma quente, similar à chama de uma vela, que mais tarde esfria e deixa a luz livre.
A radiação cósmica micro ondas de funda é impressionantemente uniforme sobre todo o céu, mas possui pequenas variações que revelam impressões das ondas sonoras disparadas pelas flutuações quânticas no universo momentos depois do seu nascimento. Essas impressões aparecem como manchas no mapa feito pelo Planck, e são as sementes para o crescimento da matéria, a formação das estrelas e das galáxias. Missões anteriores baseadas em balões e em sondas espaciais tiveram um grande papel ao estudar esses padrões, entre elas a missão da NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) e o Cosmic Background Explorer (COBE), que fizeram com que seus cientistas ganhassem o prêmio Nobel de Física de 2006.
O Planck é o sucessor desses satélites, cobrindo uma região mais vasta das frequências da luz com uma melhora na sensibilidade e na resolução. Essas medidas revelam os padrões de luz numa escala de um doze avos de um grau do céu.
“O Planck é como a Ferrari das missões que pesquisam a radiação cósmica micro ondas de fundo”, disse Krysztof Gorski, um cientista norte-americano do Planck no JPL. “Você faz ajustes finos na tecnologia para obter resultados mais precisos. Para um carro, isso pode significar um aumento na velocidade e vencer corridas. Para o Planck, isso resulta em dar aos astrônomos um tesouro de dados espetaculares, e fornecer um entendimento mais profundo das propriedades e da história do universo”.
A taxa de expansão recém estimada do universo, conhecida como constante de Hubble é de 67.15 mais ou menos 1.2 quilômetros/segundo/megaparsec. Um megaparsec é aproximadamente 3 milhões de anos-luz. Esse valor é menor que o valor estimado anteriormente com base em telescópios espaciais e em missões da NASA como o Spitzer e o Hubble, usando uma técnica diferente. A nova estimativa do conteúdo de matéria escura no universo é de 26.8%, um pouco mais do que os 24% anteriormente estimados, enquanto que a energia escura caiu de 71.4% para 68.3%. A matéria normal é um pouco maior, 4.9% se comparada com os 4.6% anteriores.
Os resultados completos do Planck devem ser lançados em 2014.
O Planck Project Office da NASA é baseado no JPL.
Mais informações podem ser encontradas online em: http://www.nasa.gov/planck, http://planck.caltech.edu e http://www.esa.int/planck.
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