Hubble confirma mistério da taxa de expansão do Universo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/05/2022

A equipe analisou 42 galáxias contendo variáveis cefeidas e supernovas, dois fenômenos celestes cruciais para determinar distâncias astronômicas e, assim, calcular como o Universo está se expandindo.
[Imagem: Adam G. Riess et al. (2022)]

Discrepância na expansão do Universo

Reunindo dados de 30 anos de observações do telescópio espacial Hubble, astrônomos acabam de aprofundar a chamada "tensão de Hubble", um mistério que vem abalando os fundamentos das teorias mais aceitas hoje para explicar o Universo.

Essa tensão tem a ver com a chamada constante de Hubble, que mede a taxa de expansão do Universo - a constante e o telescópio foram nomeados em homenagem ao mesmo Edwin Hubble, que, juntamente com Georges Lemaitre, descobriu a expansão do Universo.

O problema é que tem persistido uma discrepância nessa velocidade de expansão conforme ela é medida usando as observações do Universo inicial, muito antigo, e as observações do Universo atual.

No início da existência do Universo, a luz se movia através do plasma - não havia estrelas ainda - e de oscilações semelhantes às ondas sonoras. A constante de Hubble calculada a partir dessa radiação cósmica de fundo chega a um resultado de 67 quilômetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc ), o que significa que o Universo se expandia cerca de 67 km/s mais rápido a cada 3,26 milhões de anos-luz (um parsec).

Mas o resultado é diferente quando se observa o Universo depois que as estrelas nasceram, as galáxias se formaram e apareceram explosões chamadas supernovas, eventos extremos relacionados ao fim da vida de uma estrela. Com base nessas observações, a constante de Hubble fica em torno de 74 km/s/Mpc. Essa teimosa discrepância é conhecida hoje como "tensão de Hubble".

Sempre houve a esperança de que fosse descoberto algum erro de medição ou de interpretação em alguma das medições.

Contudo, pelo menos o resultado das medições feitas no Universo atual acaba de ser confirmado pela análise de mais de três décadas de observações do telescópio Hubble.

Taxa de expansão do Universo atual

O professor Adam Riess, ganhador do Nobel de Física por seus estudos envolvendo a aceleração da expansão do Universo, chefiou uma grande equipe para investigar a taxa de expansão do universo chamada SHOES, uma sigla em inglês para "Supernova, H0, Equação do Estado da Energia Escura".

"É para isso que o Telescópio Espacial Hubble foi construído, usando as melhores técnicas que conhecemos para fazê-lo. Esta é provavelmente a obra-prima do Hubble, porque levaria mais 30 anos de vida do Hubble para dobrar o tamanho da amostra," disse Riess. Com tantos dados, agora está praticamente descartada a ideia de que o valor da expansão medida na Universo atual tenha algum erro derivado de anomalias nos dados.

Para fazer sua medição, os astrônomos calibraram 42 variáveis cefeidas e supernovas. Como elas são vistas explodindo a uma taxa de cerca de uma por ano, o Hubble, para todos os propósitos práticos, registrou o maior número possível de supernovas para medir a expansão do Universo.

A conclusão é que a taxa de expansão do Universo é mais lenta do que o Hubble realmente vê. Ao combinar o Modelo Cosmológico Padrão do Universo e as medições do Telescópio Planck, que observou o fundo de micro-ondas cósmico, os astrônomos calcularam um valor para a constante de Hubble de 67,5 km/s/Mpc, com margem de erro de 0,5 quilômetro para mais ou para menos , em comparação com a estimativa da equipe SHOES, de 73 km/s/Mpc.

Portas para uma nova física

Dado o grande tamanho da amostra do telescópio Hubble, há apenas uma chance em um milhão de os cálculos estarem errados devido a problemas nos dados.

Os astrônomos estão em busca de uma explicação da desconexão entre a taxa de expansão do universo local versus o universo primitivo, mas a resposta pode envolver uma nova física - como um universo-espelho, como recentemente sugerido.

"Você pode achar que isso frustraria os astrônomos, mas, em vez disso, isso abre a porta para descobrir uma nova física e confrontar questões imprevistas sobre o funcionamento subjacente do Universo. E, por fim, isso nos lembra que temos muito mais a aprender entre as estrelas," escreveu a equipe.

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