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Primeiras Descobertas

O Sloan Digital Sky Survey começou a operar em 8 de junho de 1998. Desde então, os cientistas do SDSS têm trabalhado de forma intensa, analisando dados e extraindo conclusões. Esta página descreve as sete mais importantes descobertas até agora. Muitas outras ainda estão esperando serem descobertas nos dados.

Os pontos coloridos no centro dessa imagem do SDSS indicam um asteróide

Asteróides

Asteróides são pequenos objetos compostos de rocha ou metal que orbitam o Sol. Muitos asteróides são encontrados entre as órbitas de Marte e Júpiter, em torno de 320 a 640 milhões de quilômetros do Sol. Eles orbitam o Sol rápido o suficiente e perto da Terra o suficiente para que se movam durante 5 minutos, que é o tempo que leva para o SDSS mapear um pedaço do céu. Asteróides muito rápidos aparecem como traços coloridos em imagens do SDSS; asteróides mais lentos aparecem como dois ou três pontos coloridos juntos. Você mesmo pode procurar por asteróides no Projeto de Asteróides.

Em 2001, uma equipe de cientistas do SDSS, liderados por Zeljko Ivezic de Princeton, usaram os dados de imagem do "pipeline" para encontrar mais de 10 mil asteróides nos dados do SDSS. Esta equipe estudou os brilhos dos asteróides para aprender sobre seus tamanhos e também estudou as cores dos asteróides para aprender do que eram compostos. A equipe extraiu duas importantes conclusões desse estudo.

Primeiro, os cientistas concluíram que o cinturão de asteróides provavelmente contém aproximadamente 500 mil asteróides - apenas 25% do que os astrônomos tinham pensado inicialmente. A segunda conclusão é que os cientistas do SDSS confirmaram sugestões anteriores de que o cinturão de asteróide é na verdade dois cinturões: um cinturão interior de asteróides rochosos e outro exterior de asteróides de gelo. Os cientistas mostraram que asteróides podem ser classificados nesses dois cinturões com base apenas em suas cores, um processo significantemente mais rápido do que outros métodos. O SDSS vai continuar sendo uma rica fonte de recursos para cientistas - a equipe do SDSS estima que o mapeamento vai eventualmente descobrir 100 mil asteróides!

Anãs Marrons

Anãs marrons são conexões perdidas na história do Universo: objetos muito grandes para serem planteas mas muito pequenos para serem estrelas. Por quarenta anos, cientistas sabem que elas devem existir, mas como elas não emitem luz de reações nucleares, elas são muito fracas, difíceis de serem vistas.

Existem dois tipos de anãs marrons. Anãs de classe L têm algo em torno de 50 a 80 vezes a massa de Júpiter, enquanto que anãs de classe T têm algo como 20 a 50 vezes a massa de Júpiter. Anãs de classe T são mais frias e mais fracas em luminosidade do que as de classe L. Desde o tempo em que o projeto SDSS começou, dez anos de busca gerou algumas anãs marrons da classe L e apenas uma anã da classe T.

Mas em 1999, os astrônomos do SDSS Xiaohui Fan e Michael Strauss de Princeton encontraram um objeto fraco avermelhado nos dados do SDSS. Quando eles olharam para o espectro do objeto, encontraram uma linha referente ao elemento metano - um claro sinal de anã de classe T. Duas semanas depois, Zlatan Tsvetanov e Wei Zheng da Universidade Johns Hopkins encontraram outra anã de classe T nos dados do SDSS. Astrônomos estão agora estudando estes dois objetos mais de perto - embora agora cientistas sabem com certeza que anãs marrons existem, eles ainda sabem muito pouco sobre elas.

As linhas brancas mostram as duas anãs marrons de classe T encontradas pelos cientistas do SDSS - a segunda e a terceira já descobertas

Halos Galácticos

Todas as galáxias, incluindo a nossa Via Láctea, possuem finos "halos" esféricos de estrelas que as envolve. Astrônomos têm duas teorias sobre a origem desses halos. Ou o halo se formou primeiro e a galáxia se condensou fora deles ou o halo se formou depois, contruído a partir de galáxias menores que se chocaram com a galáxia principal.

Uma seção do halo galáctico da Via Láctea vista pelo SDSS

Os astrônomos do SDSS estão etntando decidir entre as duas teorias. Uma equipe liderada por Heidi Newberg do Rensselaer Polytechnic Institute e Brian Yanny do Fermilab cuidadosamente mapeou uma grande porção do halo da Via Láctea. Eles encontraram cinco seções onde o halo era estranhamente grosso.

Eles fizeram diagramas H-R das estrelas dessas áreas mais grossas - gráficos que mostram as diferenças nos brilhos para diferentes tipos de estrelas (você pode fazer seus próprios diagramas no Projeto Diagrama H-R.) Os diagramas que eles fizeram pareciam ser similiares aos diagramas de uma pequena galáxia chamada Galáxia Anã de Sagitário, que orbita a Via Láctea. Esta descoberta sugere que as estrelas nessas cinco áreas grossas do halo da Via Láceta foram puxadas para fora da Anã de Sagitário pela gravidade da Via Láctea. Essas áreas dão suporte à idéia de que halos galácticos são contruídos ao longo do tempo quando galáxias menores colidem com as maiores.

Matéria Escura

Por aproximadamente 25 anos, antrônomos sabem que o que nós vemos não é tudo que existe. Em meados dos anos 70, Vera Rubin, uma astrônoma no Carnegie Institute de Washington, estudou a rotação de galáxias e percebeu que elas deveriam conter muito mais massa do que nós podemos ver. Estudos posteriores mostraram que em torno de 90% da massa do Universo não emite luz - é a "matéria escura". Embora cientistas soubessem que matéria escura deveria existir, eles ainda não sabiam o quê era nem onde estava escondida.

Esta galáxia próxima (NGC 6070) encurva a luz emitida de galáxias distantes que estão por trás.

Em 1999, uma equipe de astrônomos do SDSS liderados por Phillippe Fischer e Timothy McKay da Universidade de Michigan começou a encontrar matéria escura em galáxias próximas. Eles usaram uma técnica chamada "lente gravitacional" prevista pela Relatividade Geral de Einstein. Objetos massivos como galáxias encurvam a luz de galáxias distantes que se encontram atrás das galáxias mais próximas, da mesma forma que uma lente de vidro faria. Então, quando você olha para uma galáxia distante que se encontra atrás de uma mais próxima, a luz proveniente daquela será encurvada e a galáxia parecerá distorcida. No entanto, a distorção é bem pequena, menos de 1% da largura da galáxia. Como galáxias já parecem borradas de qualquer forma, não é fácil para os astrônomos dizerem quanto da distorção é proveniente da lente gravitacional da galáxia próxima.

Fischer e McKay juntaram imagens distorcidas de galáxias distantes para aproximadamente 30000 galáxias próximas, assumindo que variações aleatórias na forma da galáxia se cancelariam, mas os efeitos das lentes gravitacionais seriam somados. Então, eles usaram um programa de computador para encontrar qual distribuição de massa em galáxias próximas seria necessária para ocasionar a lente observada.

Eles viram que as galáxias eram duas vezes maiores do que qualquer um tinha pensado inicialmente. Na verdade, a matéria escura da Via Láctea provavelmente se estende tão longe que encosta na matéria escura da Galáxia de Andrômeda, 2 milhões de anos-luz (18.921.600.000.000.000.000 quilômetros) distante!

Então agora os astrônomos sabem que muito da matéria escura do Universo forma partes de galáxias por si só. Mas eles ainda não sabem o que é a matéria escura.

Quasares Distantes

O mais distante objeto já visto é o ponto vermelho fraco no centro dessa figura.

Quasares, galáxias com centros muito ativos, são os mais distantes objetos do Universo. Um típico quasar é do tamanho do nosso sistema solar, mas produz tanta energia quanto uma galáxia inteira. Como os quasares são tão brilhantes, nós podemos vê-los da Terra ainda que eles estejam a distâncias muito grandes.

Como a luz viaja a velocidade finita de 300000 quilômetros por segundo, a luz leva um longo tempo para chegar até nós a partir dos quasares. Por causa desse atraso no tempo, quando nós vemos um quasar, estamos olhando ao que ele era bilhões de anos atrás. Portanto, estudar quasares pode nos dizer muitas coisas sobre o Universo inicial.

O SDSS foi especialmente designado para encontrar quasares. De fato, desde 1998, o SDSS encontrou 26 dos 30 mais distantes quasares já vistos. Em 2000, uma equipe de cientistas do SDSS encontraram o mais distante quasar até então - um quasar que emitiu sua luz quando o Universo tinha menos que um décimo da sua idade atual. Ao fim do mapeamento, astrônomos do SDSS esperam encontrar 100 mil quasares - dez vezes mais do que se era conhecido antes do mapeamento.

O efeito Gunn-Peterson

Tão logo os astrônomos encontraram quasares distantes, eles começaram a pensar de que forma poderiam usá-los para entender o Universo inicial. Em 1965, Jim Gunn (que foi trabalhar para o SDSS) e Bruce Peterson do Caltech previram que quasares distantes deveriam mostrar evidência do fim da "idade das trevas" cósmica. Mas até recentemente, ninguém nunca havia visto um objeto distante o suficiente para confirmar as previsões deles.

Por volta de 1 milhão de anos depois do Big Bang, o Universo estava cheio de um gás espesso de átomos de hidrogênio. Átomos de hidrogênio absorvem bem a luz ultravioleta, então qualquer luz viajando pelo início do Universo era rapidamente absorvida por um átomo de hidrogênio. O Universo era escuro. Como passar do tempo, o gás se agrupou para formar as primeiras estrelas, as quais começaram a emitir luz - mas essa luz era também rapidamente absorvida. Eventualmente, as estrelas se tornaram brilhantes o suficiente para que a luz emitida por elas tivesse energia para quebrar os átomos de hidrogênio em prótons e elétrons. Depois disso, a luz pôde passar livremente pelo Universo. A "idade das trevas" cósmica chegara ao fim.

Gunn e Peterson notaram que mesmo uma pequena quantidade restante de átomos de hidrogênio - tão pequena quanto 1 átomo restante para cada 100 mil quebrados - deveria provocar um efeito suficiente para ser percebido em um espectro de um objeto distante. Gunn e Peterson previram que astrônomos deveriam ver uma "depressão" na parte ultravioleta do espectro de um objeto - menor quantidade de luz do que era esperado - por causa desse átomos de hidrogênio restantes. Isso foi chamado de "Efeito Gunn-Peterson", e astrônomos começaram a procurar por ele.

No verão de 2001, Robert Becker do Lawrence Livermore National Laboratory na Califórnia liderou uma equipe de astrônomos que examinou o espectro de um quasar distante mostrado abaixo. A equipe de Becker encontrou uma depressão de Gunn-Peterson inconfundível no espectro de do quasar. Como o quasar está tão distante, a depressão foi desviada do ultravioleta para o infravermelho.

A descoberta da equipe encerrou uma busca de quase 40 anos. Os astronômos do SDSS vão procurar agora depressões de Gunn-Peterson em outros quasares distantes para tentar obter um melhor entendimento do efeito.

O espectro do mais distante quasar  (espectro embaixo) comparado com o espectro de um quasar mais perto (espectro de cima). Note a altura das linhas espectrais no lado esquerdo do espectro. A imagem embaixo mostra o primeiro efeito de Gunn-Peterson já descoberto.

A Estrutura do Universo

A principal questão que o SDSS foi concebido para responder é: qual é a estrutura em larga escla do Universo: Cientistas sabem que estrelas formam galáxias, galáxias formam aglomerados e aglomerados formam superaglomerados. Mas superaglomerados formam super-superaglomerados? Em que ponto essa aglomeração pára?

Embora o SDSS começou a funcionar apenas desde 1998, já existe uma resposta preliminar:

O gráfico mostra a distribuição de galáxias em uma seção em forma de cunha do Universo visto pelo SDSS. RA significa "ascensão reta", uma medida da posição no céu e z significa redshift, que está relacionado com a distância da Terra. Cada ponto nesse gráfico é uma galáxia. O gráfico se dilui para redshifts maiores porque as galáxias mais distantes são mais difíceis de serem vistas.

O gráfico mostra que galáxias se organizam em longas e estreitas paredes com espaços vazios entre elas. O Universo parece um pouco com uma massa de bolhas de sabão em uma pia de cozinha. Agora que os astrônomos têm esse mapa, podem começar a analisá-lo em detalhe. Eles estão agora olhando para os espaços entre as faixas de galáxias. Diferentes teorias sobre a história do Universo predizem diferentes tamanhos para os espaços, ou "comprimentos de onda característicos". Estudando cuidadosamente os comprimentos de onda característicos no mapa produzido pelo SDSS, astrônomos podem decidir entre as diferentes teorias. Este trabalho provavelmente levará muitos anos.

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