Os astrônomos fizeram uma nova medição de quão rápido o universo está se expandindo, usando um tipo de estrela totalmente diferente do que os esforços anteriores. A medição revisada, que vem do Telescópio Espacial Hubble, da NASA, cai no centro de uma questão muito debatida em astrofísica que pode levar a uma nova interpretação das propriedades fundamentais do universo.
Os cientistas sabem há quase um século que o universo está se expandindo, o que significa que a distância entre as galáxias através do universo está se tornando cada vez mais vasta a cada segundo. Mas exatamente o quão rápido o espaço está se alongando, um valor conhecido como a constante de Hubble, permaneceu obstinadamente elusivo.
Agora, a professora da Universidade de Chicago Wendy Freedman e seus colegas têm uma nova medida para a taxa de expansão no universo moderno, sugerindo que o espaço entre as galáxias está se alongando mais rápido do que os cientistas esperariam. Freedman’s é um dos vários estudos recentes que apontam para uma discrepância persistente entre as medidas de expansão modernas e as previsões baseadas no universo, como era há mais de 13 bilhões de anos, conforme medido pelo satélite Planck da Agência Espacial Européia.
À medida que mais pesquisas apontam para uma discrepância entre previsões e observações, os cientistas estão considerando se podem precisar criar um novo modelo para a física subjacente do universo, a fim de explicá-lo.
“A constante de Hubble é o parâmetro cosmológico que define a escala, o tamanho e a idade absolutos do universo; é uma das maneiras mais diretas que temos de quantificar como o universo evolui”, disse Freedman. “A discrepância que vimos antes não desapareceu, mas essa nova evidência sugere que ainda não se sabe se há uma razão imediata e convincente para acreditar que há algo fundamentalmente defeituoso em nosso atual modelo do universo.”
Em um novo artigo aceito para publicação no The Astrophysical Journal, Freedman e sua equipe anunciaram uma nova medição da constante de Hubble usando uma espécie de estrela conhecida como gigante vermelha. Suas novas observações, feitas usando o Hubble, indicam que a taxa de expansão para o universo próximo é de pouco menos de 70 quilômetros por segundo por megaparsec (km / seg / Mpc). Um parsec é equivalente a 3,26 anos-luz de distância.
Essa medida é um pouco menor do que o valor de 74 km / s / Mpc relatado recentemente pela equipe SH0ES do Hubble (Supernovae H0 para a Equação de Estado) usando variáveis ??Cepheid, que são estrelas que pulsam em intervalos regulares que correspondem ao seu pico de brilho. Esta equipe, liderada por Adam Riess, da Universidade Johns Hopkins e Instituto de Ciência do Telescópio Espacial, em Baltimore, Maryland, relatou recentemente o refinamento de suas observações para a mais alta precisão até o momento para sua técnica de medição de distância Cepheid.
Como medir a expansão
Um desafio crucial na medição da taxa de expansão do universo é que é muito difícil calcular com precisão as distâncias para objetos distantes.
Em 2001, Freedman liderou uma equipe que usou estrelas distantes para fazer uma medição de referência da constante de Hubble. A equipe do Projeto Chave do Telescópio Espacial Hubble mediu o valor usando variáveis ??Cepheid como marcadores de distância. O programa deles concluiu que o valor da constante de Hubble para o nosso universo era de 72 km / seg / Mpc.
Mas, mais recentemente, os cientistas adotaram uma abordagem muito diferente: construir um modelo baseado na estrutura ondulante da luz que sobrou do big bang, que é chamado de Fundo de Microondas Cósmico. As medições de Planck permitem aos cientistas prever como o universo inicial provavelmente teria evoluído para a taxa de expansão que os astrônomos podem medir hoje. Os cientistas calcularam um valor de 67,4 km / seg / Mpc, em desacordo significativo com a taxa de 74,0 km / seg / Mpc medido com estrelas Cepheid.
Os astrônomos procuraram por algo que possa estar causando a incompatibilidade. “Naturalmente, surgem questões sobre se a discrepância está vindo de algum aspecto que os astrônomos ainda não entendem sobre as estrelas que estamos medindo, ou se nosso modelo cosmológico do universo ainda está incompleto”, disse Freedman. “Ou talvez ambos precisem ser melhorados.”
A equipe de Freedman procurou verificar seus resultados estabelecendo um caminho novo e totalmente independente para a constante de Hubble usando um tipo de estrela totalmente diferente.
Certas estrelas terminam suas vidas como um tipo de estrela muito luminosa chamada gigante vermelha, um estágio de evolução que nosso próprio Sol experimentará bilhões de anos a partir de agora. A um certo ponto, a estrela sofre um evento catastrófico chamado de flash de hélio, no qual a temperatura sobe para cerca de 100 milhões de graus e a estrutura da estrela é rearranjada, o que acaba diminuindo dramaticamente sua luminosidade. Os astrônomos podem medir o brilho aparente das estrelas gigantes vermelhas nesta fase em diferentes galáxias, e eles podem usar isso como uma maneira de distinguir a distância.
A constante de Hubble é calculada comparando os valores de distância com a velocidade recessional aparente das galáxias alvo – isto é, quão rápido as galáxias parecem estar se afastando. Os cálculos da equipe dão uma constante de Hubble de 69,8 km / seg / Mpc – abrangendo os valores derivados pelas equipes de Planck e Riess.
“Nosso pensamento inicial era que, se há um problema a ser resolvido entre as Cefeidas e o Fundo de Microondas Cósmico, então o método do gigante vermelho pode ser o desempate”, disse Freedman.
Mas os resultados não parecem favorecer fortemente uma resposta sobre a outra, dizem os pesquisadores, embora se alinhem mais de perto com os resultados do Planck.
A próxima missão da NASA, o Telescópio de Levantamento Infravermelho de Campo Amplo (WFIRST), programado para ser lançado em meados da década de 2020, permitirá aos astrônomos explorar melhor o valor da constante de Hubble ao longo do tempo cósmico. O WFIRST, com sua resolução semelhante ao Hubble e uma visão 100 vezes maior do céu, fornecerá uma riqueza de novas supernovas do Tipo Ia, variáveis ??cefeidas e estrelas gigantes vermelhas para melhorar fundamentalmente as medidas de distância para galáxias próximas e distantes.
O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Européia). O Centro de Voos Espaciais Goddard, da NASA, em Greenbelt, Maryland, administra o telescópio. O Instituto de Ciência do Telescópio Espacial (STScI) em Baltimore, Maryland, conduz operações científicas do Hubble. O STScI é operado pela NASA pela Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia, em Washington, D.C.
Publicado em 19/07/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-07-hubble-constant-mystery-universe-expansion.html
Gostou? Compartilhe!
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: