O Universo está se expandindo muito mais rápido do que os cientistas previram, e ninguém sabe o porquê.
Uma equipe de pesquisadores confirmou esse dilema com os dados coletados usando uma nova tecnologia de telescópio que depende de espelhos que mudam de forma. De acordo com o estudo, publicado no mês passado no Monthly Notices da Royal Astronomical Society, medições precisas da taxa na qual o Universo está se expandindo não correspondem ao modelo padrão que os cientistas vêm usando há décadas.
“Aí reside a crise da cosmologia”, disse Chris Fassnacht, astrofísico e co-autor do estudo, em comunicado à imprensa.
Outros estudos publicados no início deste ano chegaram a conclusões semelhantes.
“Essa incompatibilidade tem crescido e agora chegou a um ponto realmente impossível de ser descartado por acaso. Essa disparidade não poderia plausivelmente ocorrer apenas por acaso”, disse Adam Riess, cientista vencedor do Prêmio Nobel por trás de um estudo publicado em abril. , disse em um comunicado de imprensa na época.
Ele acrescentou que essas descobertas “podem ser o desenvolvimento mais emocionante da cosmologia em décadas”.
O mistério da constante Hubble
O Universo está sempre ficando maior, esticando as galáxias mais distantes. Durante décadas, os cientistas tentaram medir a rapidez com que o Universo está crescendo – um número chamado Hubble Constant.
Pesquisadores reúnem a história do Universo estudando o brilho da radiação que sobra do Big Bang cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, chamado de fundo cósmico de microondas (CMB).
Quando os cientistas estudam o CMB, estão olhando para longe e para o passado, já que a luz viaja a uma velocidade constante.
Quando olhamos para o Sol, por exemplo, o que vemos na Terra é o Sol como apareceu 8 minutos atrás, uma vez que está a cerca de 8 minutos-luz de distância. Então, quando os cientistas olham para objetos longe o suficiente, eles os veem como eram no começo do Universo.
Com base nessas observações, os cientistas descobriram que, após o Big Bang, o Universo a princípio se expandiu muito rapidamente. Então a expansão diminuiu à medida que a gravidade da matéria escura – uma força misteriosa e invisível que compõe cerca de 85% de toda a matéria do Universo – recuou.
Mas, recentemente, eles encontraram um problema.
As medidas do universo contemporâneo mostram que está se expandindo muito mais rápido do que o modelo padrão prevê. O estudo de Riess de abril descobriu que o Universo está se expandindo 9% mais rápido do que o previsto pelos cálculos baseados no CMB.
“Este não é apenas dois experimentos que discordam”, disse ele na época.
“Estamos medindo algo fundamentalmente diferente. Um é uma medida de quão rápido o Universo está se expandindo hoje, como a vemos. O outro é uma previsão baseada na física do Universo primitivo e em medidas de quão rápido ele deveria estar se expandindo. Se esses valores não concordam, torna-se muito provável que estamos perdendo alguma coisa. “
A nova tecnologia confirmou o dilema – mas não estamos mais perto de resolvê-lo
Para o novo estudo, os pesquisadores usaram um sistema de espelho de ponta no telescópio Keck Observatory, no Havaí. O dispositivo usa espelhos flexíveis que podem corrigir distorções causadas pela atmosfera da Terra e retornar imagens extremamente nítidas de objetos no céu.
Os pesquisadores apontaram o telescópio para três sistemas de galáxias brilhantes e altamente ativas – chamados quasares.
Eles estudaram os quasares usando um processo chamado lente gravitacional, que mede a maneira como a luz é curvada à medida que viaja em torno de objetos maciços em seu caminho em direção à Terra. Um objeto massivo (como uma galáxia gigante, por exemplo) distorce a luz em várias direções, o que permite que os cientistas vejam versões diferentes e distorcidas do mesmo quasar de tempos ligeiramente diferentes no passado.
Eles podem então comparar essas várias imagens para calcular quanto tempo a luz de um quasar leva para chegar até nós e coletar informações sobre o quanto o Universo se expandiu durante esse tempo de viagem.
Como os estudos anteriores, os novos resultados mostraram que o Universo está se expandindo mais rapidamente do que o modelo padrão prevê. Os pesquisadores compararam seus resultados com dados do Telescópio Espacial Hubble, e os resultados foram consistentes.
“Uma diferença na constante do Hubble entre o universo inicial e o tardio significa que falta algo em nosso modelo padrão atual”, disse a astrofísica Sherry Suyu em um comunicado à imprensa sobre o estudo recente.
“Por exemplo, poderia ser energia escura exótica, ou uma nova partícula relativista, ou alguma outra nova física ainda por descobrir.”
Os cientistas ainda não sabem o que poderia ser essa peça que faltava. Alguns acham que o culpado pode ser energia escura, o termo para a força misteriosa e invisível que compõe cerca de 68% do universo. Essa energia poderia ter acelerado a expansão ao empurrar para fora e sobrecarregar a gravidade da matéria escura.
Fassnacht disse que espera que os cientistas continuem empregando essa nova tecnologia de telescópio para coletar dados mais precisos enquanto procuram por peças que faltam na compreensão do Universo.
“Talvez isso nos leve a um modelo cosmológico mais completo do universo”, disse ele.
Publicado em 02/11/2019
Artigo original: https://www.sciencealert.com/the-standard-model-discrepancy-has-created-a-crisis-in-cosmology
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