Isso ocorre porque a última descoberta do Hubble confirma uma discrepância incomoda mostrando que o Universo está se expandindo mais rápido do que era esperado desde logo após o big bang. Os pesquisadores sugerem que pode haver uma nova física para explicar a inconsistência.
"A comunidade está realmente trabalhando para entender o significado dessa discrepância", disse o pesquisador principal e Prêmio Nobel, Adam Riess, do Space Telescope Science Institute (STScI) e Johns Hopkins University, ambos em Baltimore, Maryland.
A equipe de Riess, que inclui Stefano Casertano, também da STScI e Johns Hopkins, vem usando o Hubble nos últimos seis anos para refinar as medidas das distâncias para as galáxias, usando estrelas como marcadores. Essas medidas são usadas para calcular o quão rápido o Universo se expande com o tempo, um valor conhecido como constante do Hubble. O novo estudo da equipe amplia o número de estrelas analisadas para distâncias até 10 vezes maior do que os resultados anteriores do Hubble.
Mas o valor de Riess reforça a disparidade com o valor esperado derivado das observações da expansão desde o Universo primordial, 378.000 anos após o big bang. Essas medidas foram feitas pelo satélite Planck da Agência Espacial Européia, que mapeia o fundo de microondas cósmicas, uma relíquia do big bang. A diferença entre os dois valores é de cerca de 9%. As novas medidas do Hubble ajudam a reduzir a chance de que a discrepância nos valores seja coincidência.
O resultado de Planck previa que o valor da constante de Hubble agora deveria ser de 67 quilômetros por segundo por megaparsec (3,3 milhões de anos-luz) e não poderia ser superior a 69 quilômetros por segundo por megaparsec. Isso significa que, para cada 3,3 milhões de anos-luz, uma galáxia se afastando de nós, está se movendo 67 quilômetros por segundo mais rápido. Mas a equipe de Riess mediu um valor de 73 quilômetros por segundo por megaparsec, indicando que as galáxias estão se movendo a um ritmo mais rápido do que o implícito nas observações do Universo primordial.
Os dados do Hubble são tão precisos que os astrônomos não podem simplesmente descartar a diferença entre os dois resultados como erros em qualquer medição ou método. "Ambos os resultados foram testados de várias formas, excluindo uma série de erros não relacionados", explicou Riess, "é cada vez mais provável que este não seja um bug, mas uma característica do Universo".
Riess delineou algumas explicações possíveis para a discrepância, tudo relacionado aos 95 por cento do universo que está envolto na escuridão. Uma possibilidade é que a energia escura, já conhecida por acelerar o Cosmos, pode separar as galáxias umas das outras com força ainda maior ou crescente. Isso significa que a própria aceleração pode não ter um valor constante no Universo, mas muda ao longo do tempo. Riess compartilhou um Prêmio Nobel pela descoberta de 1998 do Universo acelerado.
Outra ideia é que o Universo contém uma nova partícula subatômica que viaja perto da velocidade da luz. Essas partículas rápidas são coletivamente chamadas de 'radiação escura' e incluem partículas como neutrinos, que são criadas em reações nucleares e decadências radioativas. Mas, ao contrário de um neutrino normal, que interage por uma força subatômica, essa nova partícula só seria afetada pela gravidade e foi apelidada de "neutrino estéril".
Ainda outra possibilidade atraente é que a matéria escura interage mais forte com a matéria ou a radiação normal do que se supunha anteriormente.
Qualquer um desses cenários mudaria o conteúdo do Universo primordial, levando a inconsistências nos modelos teóricos. Essas inconsistências resultariam em um valor incorreto para a constante de Hubble, deduzido das observações do Cosmos jovem. Esse valor seria então incompatível com o número derivado das observações do Hubble.
Riess e seus colegas ainda não têm nenhuma resposta para esse incomodo problema, mas sua equipe continuará a trabalhar no ajuste da taxa de expansão do Universo. Até agora, a equipe de Riess diminuiu a incerteza para 2,3 por cento. Antes de o Hubble ter sido lançado em 1990, a incertezas da constante de Hubble era maior que 10%. Um dos principais objetivos do Hubble foi ajudar os astrônomos a reduzir o valor dessa incerteza dentro de um erro de apenas 10%. Desde 2005, o grupo tem procurado aprimorar a precisão da constante de Hubble com uma precisão que permita uma melhor compreensão do comportamento do Universo.
A equipe conseguiu refinar o valor constante de Hubble, simplificando e fortalecendo a construção da escala de distância cósmica, que os astrônomos usam para medir distâncias precisas para galáxias próximas e distantes da Terra. Os pesquisadores compararam essas distâncias com a expansão do espaço, conforme medido pelo alongamento da luz das galáxias se afastando. Eles usaram então a velocidade externa aparente de cada galáxia para calcular a constante de Hubble.
Os astrônomos não podem usar uma fita métrica para medir as distâncias entre as galáxias. Em vez disso, eles selecionaram classes especiais de estrelas e supernovas como padrões cósmicos ou marcadores para medir com precisão as distâncias galáticas.
Entre as mais confiáveis para distâncias mais curtas são as variáveis cefeidas, estrelas pulsantes que aumentam e diminuem as taxas de seu brilho intrínseco. Suas distâncias, portanto, podem ser inferidas comparando seu brilho intrínseco com seu aparente brilho visto da Terra.
O último resultado do Hubble é baseado em medidas da paralaxe de oito cefeidas recentemente analisadas em nossa própria galáxia. Essas estrelas estão cerca de 10 vezes mais distantes do que as estudadas anteriormente, residentes entre 6.000 anos-luz e 12.000 anos-luz da Terra, tornando-as mais desafiadores para medir. Observações anteriores do Hubble estudaram 10 cefeidas com piscamento mais rápido, localizadas a uma distância de 300 a 1.600 anos-luz da Terra. Assim como as cefeidas observadas pelo Hubble, em galáxias distantes há uma outra vela padrão confiável, chamadas supernovas tipo Ia. Este tipo de supernova dispara com brilho uniforme e é brilhante o suficiente para ser visto de muito longe.
Para medir a paralaxe com o Hubble, a equipe teve que avaliar a pequena e aparente oscilação das cefeidas devido ao movimento da Terra ao redor do Sol. Essas oscilações são do tamanho de apenas 1/100 de um único pixel na câmera do telescópio, que é aproximadamente o tamanho aparente de um grão de areia visto a 160 quilômetros de distância.
Portanto, para garantir a precisão das medições, os astrônomos desenvolveram um método inteligente que não foi planejado quando o Hubble foi lançado. Os pesquisadores inventaram uma técnica de varredura em que o telescópio mede a posição de uma estrela mil vezes por minuto a cada seis meses durante quatro anos.
O objetivo da equipe é reduzir ainda mais a incerteza usando dados do Hubble e do observatório espacial Gaia da Agência Espacial Europeia, que medirão as posições e as distâncias das estrelas com uma precisão sem precedentes. "Esta precisão é o que será necessário para diagnosticar a causa dessa discrepância", disse Casertano.
Fonte: NASA
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