As gigantes vermelhas, que são estrelas velhas e de baixa massa, têm uma importância especial na cosmologia, especialmente quando se trata de medir a expansão do universo. Elas emitem ondas sonoras em seu interior devido a processos de oscilação chamados de “oscilações acústicas devido à pressão” ou “oscilações de som”. Essas oscilações criam padrões específicos de frequências que se propagam através da estrela.

Quando a estrela se expande, essas ondas sonoras sofrem alterações em sua frequência, dependendo da distância que percorrem enquanto viajam através da estrela. Ao analisar essas mudanças na frequência das ondas sonoras, os astrônomos podem determinar a distância até a estrela com uma precisão surpreendente.

Isso é particularmente útil para medir distâncias cosmológicas, como a distância até galáxias distantes. Usando gigantes vermelhas como marcadores de distância, os astrônomos podem mapear a expansão do universo ao longo do tempo e entender melhor a natureza da energia escura, que é responsável pela aceleração dessa expansão. Essa é uma das maneiras fascinantes pelas quais a física estelar se conecta com a cosmologia.

Resolvendo a tensão de Hubble

A “tensão de Hubble” refere-se a uma discrepância entre as medições da constante de Hubble, que é uma medida da taxa de expansão do universo, obtidas por diferentes métodos. Os métodos de medição incluem observações do fundo cósmico de micro-ondas (CMB), supernovas tipo Ia e cefeidas, entre outros.

Nos últimos anos, surgiram resultados que indicam uma possível diferença significativa entre as estimativas da constante de Hubble obtidas a partir de observações do CMB, como as feitas pelo satélite Planck, e aquelas derivadas de medições de supernovas e cefeidas em galáxias próximas.

Para resolver essa tensão, os astrônomos estão explorando diversas possibilidades, como erros sistemáticos nas observações, novas físicas que poderiam afetar a expansão do universo, ou até mesmo diferenças fundamentais em nossa compreensão da cosmologia.

Alguns estudos sugeriram que podem existir partículas desconhecidas ou forças exóticas que poderiam afetar a expansão do universo em escalas cosmológicas. Outras pesquisas sugerem que pode haver uma nova física além do modelo cosmológico padrão, como modificações na teoria da relatividade geral de Einstein.

Além disso, melhorar a precisão das medições e reduzir as incertezas nos métodos de observação é fundamental para resolver essa tensão. Os astrônomos estão continuamente refinando suas técnicas e coletando dados mais precisos para tentar entender melhor a verdadeira natureza da expansão do universo e, assim, resolver a tensão de Hubble.

Oscilações acústicas lidas como flutuações de brilho

Sim, as oscilações acústicas primordiais são um fenômeno fundamental na teoria da cosmologia e são observadas como flutuações no brilho do fundo cósmico de micro-ondas (CMB).

As oscilações acústicas primordiais são padrões de flutuações na densidade de matéria no universo primordial, que surgiram de pequenas flutuações quânticas durante os estágios iniciais do universo. Essas flutuações se manifestam como variações muito sutis na densidade de matéria, que podem ser detectadas nas temperaturas do CMB.

Quando a radiação do CMB se propagou pelo universo, aproximadamente 380.000 anos após o Big Bang, ela carregava consigo informações sobre as condições do universo primordial. As oscilações acústicas primordiais deixam um padrão característico de flutuações na temperatura do CMB, conhecido como “picos acústicos”.

Os picos acústicos são observados como variações de brilho muito sutis em diferentes escalas angulares no céu. As medidas precisas dessas variações de brilho fornecem informações valiosas sobre as propriedades fundamentais do universo, como sua geometria, composição e história de expansão.

Portanto, as oscilações acústicas primordiais são “lidas” como flutuações de brilho no CMB, e seu estudo detalhado é uma ferramenta poderosa para entender a história e a estrutura do cosmos.