Em novembro, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Swinburne e da Universidade de Cambridge publicou algumas descobertas muito interessantes sobre uma galáxia localizada a cerca de 8 bilhões de anos-luz de distância. Usando o Very Large Telescope (VLT) do Observatório La Silla, eles examinaram a luz proveniente do buraco negro supermassivo (SMBH) em seu centro.
Ao fazer isso, eles foram capazes de determinar que a energia eletromagnética vinda desta galáxia distante era a mesma que observamos aqui na Via Láctea. Isso mostrou que uma força fundamental do Universo (eletromagnetismo) é constante ao longo do tempo. E na segunda-feira, 4 de dezembro, o ESO deu seguimento a essa descoberta histórica, divulgando as leituras do espectro de cores dessa galáxia distante - conhecida como HE 0940-1050.
Para recapitular, a maioria das grandes galáxias do Universo tem SMBHs no centro. Esses enormes buracos negros são conhecidos por consumir a matéria que orbita ao redor deles, expelindo enormes quantidades de energia de rádio, microondas, infravermelho, óptico, ultravioleta (UV), raios X e raios gama no processo. Por causa disso, eles são alguns dos objetos mais brilhantes do universo conhecido e são visíveis até a bilhões de anos-luz de distância.
Mas, devido à distância, a energia que eles emitem precisa passar pelo meio intergaláctico, onde entra em contato com uma quantidade incrível de matéria. Enquanto a maior parte disso consiste em hidrogênio e hélio, também existem vestígios de outros elementos. Eles absorvem grande parte da luz que viaja entre galáxias distantes e nós, e as linhas de absorção que isso cria podem nos dizer muito sobre os tipos de elementos que existem por aí.
Ao mesmo tempo, estudar as linhas de absorção produzidas pela luz que passa pelo espaço pode nos dizer quanta luz foi removida do espectro quasar original. Usando o instrumento Ultraviolet e Visual Echelle Spectrograph (UVES) a bordo do VLT, a equipe de Swinburne e Cambridge conseguiu fazer exatamente isso, conseguindo um pico nas "impressões digitais do Universo primitivo".
O que eles descobriram foi que a energia proveniente do HE 0940-1050 era muito semelhante à observada na galáxia Via Láctea. Basicamente, eles obtiveram provas de que a energia eletromagnética é consistente ao longo do tempo, algo que antes era um mistério para os cientistas. Como afirmam em seu estudo, publicado no Avisos mensais da Royal Astronomical Society:
“O Modelo Padrão da física de partículas é incompleto porque não pode explicar os valores de constantes fundamentais ou prever sua dependência de parâmetros como tempo e espaço. Portanto, sem uma teoria capaz de explicar adequadamente esses números, sua constância só pode ser sondada medindo-os em diferentes locais, tempos e condições. Além disso, muitas teorias que tentam unificar a gravidade com as outras três forças da natureza invocam constantes fundamentais que variam.“
Uma vez que está a 8 bilhões de anos-luz de distância e seu forte sistema de linhas de absorção de metais, sondando o espectro eletromagnético apresentado pelo quasar central HE 0940-1050 - para não mencionar a capacidade de corrigir toda a luz que foi absorvida pelo o meio intergalático intermediário - forneceu uma oportunidade única para medir com precisão como essa força fundamental pode variar por um período muito longo.
Além disso, as informações espectrais obtidas foram da mais alta qualidade já observadas em um quasar. Como eles indicaram em seu estudo:
“O maior erro sistemático em todas (exceto uma) medições semelhantes anteriores, incluindo amostras grandes, foram distorções de longo alcance na calibração do comprimento de onda. Isso adicionaria um erro sistemático de? 2 ppm à nossa medição e até? 10 ppm a outras medidas usando transições de Mg e Fe. ”
No entanto, a equipe corrigiu isso comparando os espectros UVES com os espectros bem calibrados, obtidos pelo HARPS (Planet Precision Speed Search Radial de Alta Precisão) - que também está localizado no Observatório La Silla. Ao combinar essas leituras, elas ficaram com uma incerteza sistemática residual de apenas 0,59 ppm, a menor margem de erro de qualquer pesquisa espectrográfica até o momento.
Esta é uma notícia emocionante, e por mais razões. Por um lado, medições precisas de galáxias distantes nos permitem testar alguns dos aspectos mais complicados de nossos modelos cosmológicos atuais. Por outro lado, determinar que o eletromagnetismo se comporte de maneira consistente ao longo do tempo é uma descoberta importante, em grande parte porque é responsável por grande parte do que acontece em nossas vidas diárias.
Mas, talvez o mais importante de tudo, entender como uma força fundamental como o eletromagnetismo se comporta no tempo e no espaço é intrínseco a descobrir como ele - assim como a força nuclear fraca e forte - se une à gravidade. Isso também tem sido uma preocupação dos cientistas, que ainda não sabem explicar como as leis que governam as interações das partículas (isto é, a teoria quântica) se unificam com explicações de como a gravidade funciona (ou seja, a relatividade geral).
Encontrar medições de como essas forças operam que não são variáveis pode ajudar na criação de uma Grande Teoria Unificadora (GUT). Um passo mais perto de entender verdadeiramente como o Universo funciona!
