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Por causa de um número, nossa compreensão sobre o Universo pode estar errada


A imagem representa a evolução do universo, começando pelo Big Bang, e a seta vermelha representa o fluxo do tempo (Imagem: NASA)

Por Daniele Cavalcante

A comunidade de astrônomos do mundo inteiro está tentando resolver um problema relacionado a um número — a constante de Hubble. É que diferentes abordagens para calcular a velocidade de expansão do universo com a maior precisão possível apresentaram diferentes resultados. Para piorar, novas tentativas de solucionar o mistério parecem deixar tudo ainda mais complicado, porque cada método traz um resultado diferente.

Não é à toa que isso está preocupando a todos. A situação é tão séria que está sendo chamado de “crise” e, dependendo da resposta final, os astrônomos podem descobrir que estão medindo distâncias de objetos no universo de maneira incorreta há várias décadas.

A Lei de Hubble e a expansão do Universo

Em 1929, o astrônomo Edwin Hubble percebeu que as galáxias distantes estariam se distanciando da Terra mais rápido do que galáxias mais próximas. Só que elas não estavam em movimento: é que cada vez mais espaço está sendo criado entre os objetos. Em outras palavras, o universo está se expandindo, e esse fato é conhecido como Lei de Hubble.

Então, ele criou uma unidade que descreve a rapidez com que o universo está se expandindo. Como as velocidades das galáxias são medidas em km/s e as suas distâncias em megaparsecs (Mpc), a unidade da constante de Hubble é (km/s)/Mpc. Na época, Hubble mediu o valor em 501 km/s para 1 Mpc. Ao longo dos anos, os pesquisadores refinaram essa taxa: galáxias a 1 Mpc de distância têm velocidade de 71 km/s.

Acontece que não é tão simples assim. Primeiro, porque nos anos 1990 astrônomos descobriram que a aceleração da expansão do universo está aumentando. É preciso atualizar a constante, para entendermos melhor o que está acontecendo no cosmos. Mas não é uma tarefa fácil, claro.

Cientistas da ESA (a agência espacial europeia) usaram dados do telescópio espacial Planck e estimam que a taxa hoje seja de 67,4 km/s para 1 Mpc. Já cálculos usando as estrelas pulsantes Cefeidas sugerem que o valor é de 73.4 km/s para 1 Mpc. Opa, algo estaria errado em uma das técnicas de medição, e discrepâncias assim não devem existir na cosmologia, certo?

Abordagens corretas, resultados discrepantes

Cada uma das abordagens mencionadas são, em teoria, precisas. Nos últimos 10 anos, o Planck tem medido a radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Usando esses dados, os cosmólogos poderiam determinar um número para a constante de Hubble com um grau de incerteza incrivelmente pequeno. "É lindo", disse Barry Madore, astrônomo da Universidade de Chicago (EUA). Mas "contradiz o que as pessoas vêm fazendo nos últimos 30 anos”.

Nessas três décadas, os astrônomos observaram as Cefeidas para calcular a constante de Hubble. Essas estrelas pulsantes variam de brilho a uma taxa constante, e observando a intensidade do brilho é possível calcular uma distância entre elas. Mas as estimativas da constante do Hubble usando Cefeidas não coincidem com os resultados a partir dos dados do Planck.


A Grande Nuvem de Magalhães vista por um telescópio terrestre. A imagem sobreposta foi capturada pelo Telescópio Espacial Hubble e mostra um aglomerado de galáxias repleto de cefeidas variáveis, uma classe de estrelas que piscam regularmente. Imagem: NASA, ESA, Adam Riess e Palomar Digitized Sky Survey

A discrepância pode parecer pequena, mas as ciência exige que tudo seja bastante preciso. Cada uma das equipes apontaram o dedo para a outra, dizendo que seus resultados estavam errados, disse Madore. Porém, cada resultado também depende de um um tanto de suposições.

Novos estudos foram realizados para tentar descobrir o valor correto. Uma pesquisa de Madore e seus colegas usou como base estrelas gigantes vermelhas, e chegou a um terceiro valor, de 69,8 quilômetros por segundo por Mpc. Parece um valor muito diferente dos dois anteriores, mas nesse caso há incerteza suficiente para potencialmente concordar com os resultados do Planck. Mesmo assim, Madore não comemora: "Queríamos fazer um desempate, mas não significa que este lado ou aquele está certo... significa que havia muito mais desleixo do que todos pensavam antes", disse.

Outras equipes se destacaram. Um grupo chamado H0 Lenses in COSMOGRAIL's Wellspring está observando quasares, e apresentou uma estimativa que pode favorecer as medições dos astrônomos que observam as Cefeidas. Informações do observatório Laser Interferometer Gravitational-Wave, que analisa ondas gravitacionais de estrelas de nêutrons em colisão, também podem fornecer outra fonte de dados. Mas esses cálculos ainda estão em seus estágios iniciais e ainda precisam atingir a maturidade total, segundo Madore.

O que tudo isso significa?
Se as equipes que calculam a constante com base nos dados das Cefeidas estiverem erradas, isso significa que os astrônomos estão medindo incorretamente as distâncias no universo esse tempo todo. E isso é muito preocupante.

Se a abordagem do telescópio Planck estiver errada, é preciso que uma física nova seja introduzida aos modelos do universo dos cosmólogos. Esses modelos incluem mostradores diferentes, e são usados ​​para interpretar os dados do satélite do fundo cósmico em microondas. Para ajustar a real constante de Hubble com o valor do Planck nos modelos existentes, alguns dos mostradores precisariam ser ajustados, e a maioria dos físicos ainda não está disposta a isso.

Madore acha que o número entre o valor do Planck e o dos astrônomos acabará por prevalecer, mas ele não aposta em nenhuma hipótese por enquanto. Além disso, ele diz que gostaria de ver uma mudança na atitude dos pesquisadores. "Muita futilidade foi colocada em cima disso por pessoas que insistem que estão certas", disse ele. "É suficientemente importante que isso precise ser resolvido, mas levará tempo".

FONTE: LiveScience via canaltech.com.br

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