Talvez não haja problema nas diferentes medidas da taxa de expansão do universo


A constante de Hubble, que determina a taxa de expansão do universo, tem sido um dos debates mais acalorados entre os astrônomos. É que, atualmente, existem três principais formas de medir a velocidade com que o universo se expande, mas cada uma delas apresenta um resultado diferente. Só que talvez isso não seja tão importante — ao menos para alguns especialistas nessas medições.

Entre eles está a pesquisadora e professora Wendy Freedman, que fez algumas das primeiras medições da taxa de expansão do universo. Ela trabalha há mais de 20 anos nessa empreitada, mas, em um novo artigo, apresentou algumas conclusões que podem frustrar aqueles que defendem um método em detrimento de outro, ou mesmo aqueles que buscam por uma nova física para explicar a discrepância entre os resultados.

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Ilustração da expansão do universo, movida pela energia escura (Imagem: Reprodução/ESO)

Antes de chegarmos à conclusão de Freedman — que não é exatamente um ponto final na questão —, é importante destacar que a medição precisa da taxa de expansão é importante para os astrofísicos, porque dela dependem os modelos matemáticos e coisas como a idade do universo. Por isso, diferentes métodos foram usados, todos teoricamente corretos, mas cada um forneceu resultados ligeiramente diferentes. É como usar três réguas para medir uma parede e obter números com alguns centímetros de diferença.

Todos os diferentes métodos foram testados várias vezes, e os resultados continuam inconsistentes. São eles:

  • Radiação cósmica de fundo: essa luz fraca que sobrou do Big Bang é uma das mais importantes ferramentas da cosmologia atual. As medidas que a utilizaram como “régua” resultaram em uma taxa de 67,4 km/s/megaparsec.
  • Estrelas e galáxias no universo próximo: saber a que velocidade o universo se expande, podemos calcular a velocidade com que as galáxias se afastam da Via Láctea. Para calcular com precisão a distância das galáxias, Freedman, grande especialista neste método, usa estrelas Cefeidas, chegando ao valor de 72 km/s/megaparsec.
  • Gigantes vermelhas: essas estrelas enormes no fim de suas vidas sempre atingem o mesmo brilho máximo antes de desaparecer. Se a distância delas for medida com precisão, as distâncias até suas galáxias hospedeiras podem revelar a velocidade de expansão do universo. Freedman usou esse método em 2019 e o resultado foi 69,8 km/s/Mpc

A primeira versão do estudo com as gigantes vermelhas usava uma única galáxia muito próxima para calibrar a luminosidade das estrelas gigantes vermelhas. Nos dois anos seguintes, que nos trazem aos dias atuais, a professora e seus colegas fizeram o cálculo para várias galáxias e diversas populações de estrelas. “Existem agora quatro maneiras independentes de calibrar a luminosidade das gigantes vermelhas, e elas concordam em ficar com uma diferença de 1% uma da outra”, disse Freedman.

O que isso pode dizer aos cientistas? Será que há um elemento desconhecido na física do universo? Se esse for o caso, muita coisa teria que ser reavaliada nos modelos cosmológicos e da física em geral. Mas Freedman não pensa que isso será necessário. Para ela, a pequena diferença que a técnica com gigantes vermelhas “indica que esta é uma maneira muito boa de medir a distância”.

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(Imagem: Reprodução/Alex Mittelmann/Coldcreation)

Além disso, ela argumenta que as diferenças de resultado entre os métodos — 67,4, 72 e 69,8 — pode não ser tão relevante assim. Na verdade, talvez não exista nenhum conflito. “Nenhuma nova física é necessária”, disse Freedman. “As estrelas Cefeidas sempre foram um pouco mais ruidosas e complicadas de entender; são estrelas jovens nas regiões de formação estelar ativa das galáxias, e isso significa que há potencial para que coisas como poeira ou contaminação de outras estrelas atrapalhem suas medidas”, explicou ela.

Isso não significa que as Cefeidas sejam um método ruim para medir distâncias, não para astrônomos experientes como Freedman. “Eu realmente queria olhar com cuidado tanto para as Cefeidas quanto para as gigantes vermelhas”, disse. “Conheço bem seus pontos fortes e fracos”. Mas os resultados com as gigantes vermelhas “mostram que são consistentes”. Por fim, ela argumenta que o valor obtido com as gigantes vermelhas são virtualmente o mesmo valor em relação às medições com a radiação cósmica de fundo.

Mas isso não convence os astrofísicos que buscam números precisos e inequívocos para que a matemática funcione em seus modelos. Para resolver o impasse, Freedman sugere os próximos instrumentos, como o telescópio James Webb. Ele “nos dará maior sensibilidade e resolução, e os dados ficarão melhores muito, muito em breve”, disse ela, concluindo que os resultados até agora são, na verdade, consistentes. “É assim que a ciência procede”, disse Freedman. “Você chuta os pneus para ver se algo murcha e, até agora, nenhum pneu furado”, finaliza.

Fonte: Phys.org

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