(Astronomia On Line - Portugal) Uma equipa internacional de cientistas usando o telescópio mais poderoso da Terra descobriu que os momentos logo após o Big Bang aconteceram mais como a teoria prevê, eliminando uma discrepância significativa que confundia os físicos há duas décadas. A descoberta foi publicada na edição de 6 de Junho da revista Astronomy & Astrophysics.
Um dos problemas mais importantes da Física e da Astronomia era a inconsistência entre os isótopos de lítio anteriormente observados nas estrelas mais antigas da nossa Galáxia, o que sugeria níveis cerca de duzentas vezes superiores de Li-6 e entre três a cinco vezes menos Li-7 que a nucleossíntese do Big Bang prevê. Este problema grave na nossa compreensão do Universo primitivo invocou física exótica e buscas infrutíferas para fontes de produção pré-galáctica em ordem a reconciliar as diferenças.
A equipa liderada por Karin Lind da Universidade de Cambridge provou que o inventário com décadas se baseava em dados observacionais de menor qualidade com análises utilizando várias simplificações que resultaram em detecções falsas de isótopos de lítio.
Usando observações de estrelas antigas com o telescópio de 10 metros do Observatório W. M. Keck e modelos topo-de-gama das suas atmosferas, mostraram que não existe nenhum conflito entre os conteúdos de lítio-6 e lítio-7 e as previsões da teoria padrão da nucleossíntese do Big Bang, restaurando, assim, a ordem na nossa teoria do início do Universo.
A descoberta da expansão do Universo por Edwin Hubble na década de 1920 e observações subsequentes sugerem que o Universo começou há cerca de 13,8 mil milhões de anos atrás num evento chamado Big Bang. As observações fundamentais que corroboram o Big Bang são a radiação cósmica de fundo e as abundâncias químicas dos elementos leves descritos na teoria de nucleossíntese do Big Bang.
"As previsões da nucleossíntese do Big Bang têm sido um dos maiores sucessos do modelo padrão do Big Bang," afirma a autora principal Lind. "Os nossos achados removem grande parte da tensão entre as abundâncias 6Li e 7Li nas estrelas e no modelo padrão da nucleossíntese do Big Bang, abrindo até a porta para uma reconciliação completa. Isto também consolida um modelo que se apoia fortemente na radiação cósmica de fundo e na expansão do Universo."
É extremamente difícil obter medições precisas de lítio-6 e lítio-7 em estrelas antigas, tanto do ponto de vista teórico como observacional, em particular para o lítio-6, porque sendo o isótopo menos abundante de lítio, a sua assinatura é muito fraca. Os dados necessários só podem ser obtidos com os maiores telescópios da Terra, tais como o Observatório Keck no cume do Mauna Kea, Hawaii, equipado com o espectrógrafo HIRES (High Resolution Echelle Spectrometer) para dispersar a luz estelar nas suas cores constituintes e características de absorção.
"Em 2004 o HIRES foi actualizado com CCDs com pixeis mais pequenos, permitindo ver detalhes mais pequenos no espectro," afirma Jorge Meléndez da Universidade de São Paulo. "Necessitamos da alta resolução espectral fornecida pelo HIRES para estudar com detalhes requintados o perfil de linha e para estimar a presença de lítio-6. O grande poder de recolha de luz do Observatório Keck permitiu-nos observar estrelas com uma composição mais 'pura' do que em qualquer estudo anterior."
Mesmo com o poderoso telescópio Keck I, é preciso apontar para uma única estrela durante várias horas para recolher fotões suficientes para uma observação detalhada. A modelagem desses dados é também muito exigente, dado que os diferentes processos nas atmosferas destas estrelas velhas e pobres em metais podem imitar a presença de lítio-6. Os dados têm que ser analisados com modelos atmosféricos sofisticados criados pela equipa em 3D e têm que incluir cálculos complexos que correm durante semanas em poderosos super-computadores.
"Nós simultaneamente descontraímos duas premissas físicas principais na modelagem das atmosferas estelares; a hidrostática unidimensional e o equilíbrio termodinâmico local," afirma Lind. "Usando física mais sofisticada e poderosos super-computadores, conseguimos remover os desvios sistemáticos que afligem os modelos tradicionais e que levaram a identificações falsas da assinatura isotópica 6Li/7Li."
A sinergia das observações de alta qualidade do Keck e os detalhados modelos teóricos resolveram problemas cosmológicos que assombravam os físicos de partículas e os astrofísicos durante as duas últimas décadas.
"A compreensão do nascimento do nosso Universo é fundamental para a compreensão da formação de todos os seus constituintes, incluindo nós próprios," afirma Lind. "O modelo do Big Bang define as condições iniciais para a formação da estrutura e explica a nossa presença num Universo em expansão dominado pela matéria e energia escuras."
A teoria do Big Bang repousa agora sobre bases mais firmes.
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