Nosso universo está se expandindo, mas nossas duas formas principais de medir a velocidade com que essa expansão está acontecendo resultaram em respostas diferentes. Na última década, os astrofísicos foram se dividindo gradualmente em dois campos: um que acredita que a diferença é significativa e outro que pensa que pode ser devido a erros de medição.
Se descobrirmos que os erros estão causando a incompatibilidade, isso confirmaria nosso modelo básico de como o universo funciona. A outra possibilidade apresenta um fio que, quando puxado, sugeriria que alguma nova física fundamental ausente é necessária para costurá-la novamente. Por vários anos, cada nova evidência de telescópios balançou o argumento para frente e para trás, dando origem ao que foi chamado de ‘tensão de Hubble’.
Wendy Freedman, uma astrônoma renomada e professora de Astronomia e Astrofísica da Universidade John e Marion Sullivan na Universidade de Chicago, fizeram algumas das medições originais da taxa de expansão do universo que resultou em um valor mais alto da constante de Hubble. Mas em um novo artigo de revisão aceito no Astrophysical Journal, Freedman dá uma visão geral das observações mais recentes. Sua conclusão: as últimas observações estão começando a fechar a lacuna.
Ou seja, pode não haver conflito, afinal, e nosso modelo padrão do universo não precisa ser modificado significativamente.
A taxa na qual o universo está se expandindo é chamada de constante de Hubble, em homenagem a UChicago alum Edwin Hubble, SB 1910, Ph.D. 1917, a quem se atribui a descoberta da expansão do universo em 1929. Os cientistas querem definir essa taxa com precisão, porque a constante de Hubble está ligada à idade do universo e como ele evoluiu ao longo do tempo.
Uma ruga substancial surgiu na última década, quando os resultados dos dois principais métodos de medição começaram a divergir. Mas os cientistas ainda estão debatendo o significado da incompatibilidade.
Uma maneira de medir a constante de Hubble é olhando para uma luz muito fraca que sobrou do Big Bang, chamada de radiação cósmica de fundo. Isso foi feito no espaço e no solo com instalações como o Telescópio do Pólo Sul conduzido por UChicago. Os cientistas podem alimentar essas observações em seu “modelo padrão” do universo primitivo e executá-lo no tempo para prever qual deveria ser a constante de Hubble hoje; eles obtêm uma resposta de 67,4 quilômetros por segundo por megaparsec.
O outro método é olhar para estrelas e galáxias no universo próximo e medir suas distâncias e quão rápido elas estão se afastando de nós. Freedman tem sido um dos maiores especialistas neste método por muitas décadas; em 2001, sua equipe fez uma das medições marcantes usando o Telescópio Espacial Hubble para imagens de estrelas chamadas Cefeidas. O valor que encontraram foi 72. Freedman continuou a medir as cefeidas nos anos desde então, revisando mais dados do telescópio a cada vez; no entanto, em 2019, ela e seus colegas publicaram uma resposta baseada em um método totalmente diferente usando estrelas chamadas gigantes vermelhas. A ideia era cruzar as Cefeidas com um método independente.
Gigantes vermelhas são estrelas muito grandes e luminosas que sempre atingem o mesmo brilho máximo antes de desaparecer rapidamente. Se os cientistas puderem medir com precisão o pico de brilho real ou intrínseco dos gigantes vermelhos, eles poderão medir as distâncias até as galáxias hospedeiras, uma parte essencial, mas difícil, da equação. A questão principal é quão precisas são essas medições.
A primeira versão desse cálculo em 2019 usava uma única galáxia muito próxima para calibrar a luminosidade das estrelas gigantes vermelhas. Nos últimos dois anos, Freedman e seus colaboradores calcularam os números de várias galáxias e populações de estrelas diferentes. “Existem agora quatro maneiras independentes de calibrar as luminosidades da gigante vermelha, e elas concordam em ficar com uma diferença de 1% uma da outra”, disse Freedman. “Isso indica para nós que esta é uma maneira muito boa de medir a distância.”
“Eu realmente queria olhar com cuidado tanto para as Cefeidas quanto para os gigantes vermelhos. Conheço bem seus pontos fortes e fracos”, disse Freedman. “Cheguei à conclusão de que não exigimos uma nova física fundamental para explicar as diferenças nas taxas de expansão local e distante. Os novos dados da gigante vermelha mostram que são consistentes.”
O estudante de graduação da Universidade de Chicago, Taylor Hoyt, que tem feito medições das estrelas gigantes vermelhas nas galáxias âncora, acrescentou: “Continuamos medindo e testando as estrelas do ramo da gigante vermelha de diferentes maneiras, e elas continuam superando nossas expectativas.”
O valor da constante de Hubble que a equipe de Freedman obtém dos gigantes vermelhos é 69,8 km / s / Mpc – virtualmente o mesmo que o valor derivado do experimento de fundo de micro-ondas cósmico. “Nenhuma nova física é necessária”, disse Freedman.
Os cálculos usando estrelas Cefeidas ainda fornecem números mais altos, mas de acordo com a análise de Freedman, a diferença pode não ser preocupante. “As estrelas Cefeidas sempre foram um pouco mais barulhentas e complicadas de entender; são estrelas jovens nas regiões de formação estelar ativas das galáxias, e isso significa que há potencial para que coisas como poeira ou contaminação de outras estrelas se espalhem suas medidas “, explicou ela.
Para ela, o conflito pode ser resolvido com dados melhores.
No próximo ano, quando o Telescópio Espacial James Webb deve ser lançado, os cientistas começarão a coletar essas novas observações. Freedman e colaboradores já ganharam tempo no telescópio para um grande programa para fazer mais medições das Cefeidas e das estrelas gigantes vermelhas. “O Webb nos dará maior sensibilidade e resolução, e os dados ficarão melhores muito, muito em breve”, disse ela.
Mas, enquanto isso, ela queria dar uma olhada cuidadosa nos dados existentes e o que ela descobriu foi que muitos deles realmente concordam.
“É assim que a ciência procede”, disse Freedman. “Você chuta os pneus para ver se algo murcha e, até agora, nenhum pneu furado.”
Alguns cientistas que estão torcendo por uma incompatibilidade fundamental podem ficar desapontados. Mas, para Freedman, qualquer uma das respostas é empolgante.
“Ainda há espaço para uma nova física, mas mesmo se não houver, isso mostraria que o modelo padrão que temos é basicamente correto, o que também é uma conclusão profunda a que se chegar”, disse ela. “Essa é a coisa interessante sobre a ciência: não sabemos as respostas com antecedência. Estamos aprendendo à medida que avançamos. É uma época realmente emocionante para estar no campo.”
Publicado em 02/07/2021 07h56
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