Cosmólogos manejaram todas as ferramentas à sua disposição para medir com exatidão a rapidez com que o universo está se expandindo, uma taxa conhecida como a constante de Hubble. Mas essas medidas retornaram resultados contraditórios.
As medições conflitantes incomodaram os astrofísicos e inspiraram uma especulação desenfreada sobre se processos físicos desconhecidos podem estar causando a discrepância. Talvez partículas de matéria escura estejam interagindo fortemente com a matéria regular de planetas, estrelas e galáxias? Ou talvez uma partícula exótica ainda não detectada, como o chamado neutrino estéril, possa estar desempenhando um papel. As possibilidades são tão ilimitadas quanto as imaginações dos físicos teóricos.
No entanto, um novo estudo de John Peacock, um cosmólogo da Universidade de Edimburgo e uma figura importante na comunidade de cosmologia, tem uma visão profundamente mais conservadora do conflito. Junto com seu co-autor, José Luis Bernal, um estudante de graduação da Universidade de Barcelona, ??ele argumenta que é possível que não haja tensão nas medidas, afinal. Apenas um gremlin no instrumento de um telescópio, por exemplo, ou um erro subestimado, é o suficiente para explicar a lacuna entre os valores de Hubble. “Quando você faz essas medições, conta tudo o que sabe, mas é claro que pode haver coisas que não sabemos. O trabalho deles formaliza isso de maneira matemática ”, disse Wendy Freedman, astrônoma da Universidade de Chicago.
Freedman é pioneiro na medição da constante de Hubble com estrelas Cefeidas, que brilham com o mesmo brilho intrínseco. Determine como essas estrelas são brilhantes e você pode calcular com precisão a distância até as galáxias próximas que têm essas estrelas. Meça o quão rápido essas galáxias estão se afastando de nós, e a constante de Hubble segue. Esse método pode ser estendido ao universo mais distante, escalando a “escada da distância cósmica” – usando o brilho das cefeidas para calibrar o brilho das supernovas que podem ser vistas a bilhões de anos-luz de distância.
Todas essas medições têm incertezas, é claro. Cada grupo de pesquisa primeiro faz medições cruas, depois tenta explicar os caprichos de telescópios individuais, incógnitas astrofísicas e inúmeras outras fontes de incerteza que podem manter os astrônomos noturnos acordados durante todo o dia. Então, todos os estudos publicados individuais são combinados em um único número para a taxa de expansão, juntamente com uma medida de quão incerto é esse número.
No novo trabalho, Peacock argumenta que erros desconhecidos podem se infiltrar em qualquer estágio desses cálculos, e de maneiras que estão longe de ser óbvias para os astrônomos que trabalham neles. Ele e Bernal fornecem uma meta-análise das medidas díspares com uma abordagem estatística “bayesiana”. Ele separa as medidas em classes separadas que são independentes umas das outras – o que significa que elas não usam o mesmo telescópio ou têm as mesmas suposições implícitas. Também pode ser facilmente atualizado quando novas medições forem exibidas. “Há uma clara necessidade – que você teria pensado que estatísticos teriam fornecido anos atrás – de como você combina as medidas de tal maneira que você não perderá a sua camisa se começar a apostar nas barras de erro resultantes” disse Pavão. Ele e Bernal então consideram a possibilidade de erros e vieses subestimados que poderiam sistematicamente mudar a taxa de expansão medida para cima ou para baixo. “É o oposto do processo legal normal: todas as medidas são culpadas até que se prove ser inocente”, disse ele. Considere estas incógnitas desconhecidas, e a discrepância de Hubble se dissipa.
Outros pesquisadores concordam que tais fatores mundanos podem estar em ação e que a excitação pela constante de Hubble é motivada, em parte, pela fome de encontrar algo novo no universo. “Eu tenho um sentimento muito ruim de que estamos de alguma forma presos a um modelo cosmológico que funciona, mas que não podemos entender ou explicar a partir dos primeiros princípios, e então há muita frustração”, disse Andrea Macciò, um astrofísico da Universidade de Nova York. Abu Dhabi. “Isso empurra as pessoas a saltar para qualquer possibilidade de nova física, não importa quão finas sejam as evidências”.
Enquanto isso, os pesquisadores continuam melhorando suas medidas da constante de Hubble. Em um artigo publicado hoje no site de pré-impressão científica arxiv.org, os pesquisadores usaram medições de 1,7 bilhão de estrelas tomadas pelo satélite Gaia da Agência Espacial Européia para calibrar com mais precisão a distância até as estrelas Cepheid próximas. Eles então escalaram a escada de distância cósmica para recalcular o valor da constante de Hubble. Com os novos dados, a discordância entre as duas medições do Hubble ficou ainda pior; Os pesquisadores estimam que há menos de 0,01% de probabilidade de que a discrepância seja devida ao acaso. Uma correção simples seria bem-vinda, mas não conte com isso em breve.
Publicado em 09/08/2019
Artigo original: https://www.quantamagazine.org/a-radically-conservative-solution-for-cosmologys-biggest-mystery-20180501/
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