Aumentam indcios de que constante de Hubble no seja constante

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 31/05/2021

Constante de Hubble

Desde que Georges Lemaitre descobriu a expanso do Universo, em 1927, confirmada por Edwin Hubble em 1929, que os astrnomos tentam medir o valor dessa expanso, um indicador hoje conhecido como “constante de Hubble”.

Contudo, tem persistido uma discrepncia nessa velocidade conforme ela medida usando as observaes do Universo inicial, muito antigo, e as observaes do Universo atual.

No incio da existncia do Universo, a luz se movia atravs do plasma – no havia estrelas ainda – e de oscilaes semelhantes s ondas sonoras. A constante de Hubble calculada a partir dessa radiao csmica de fundo chega a um resultado de 67 km/s/Mpc (quilmetros por segundo por megaparsec), o que significa que o Universo se expandia cerca de 67 km/s mais rpido a cada 3,26 milhes de anos-luz (um parsec).

Mas o resultado diferente quando se observa o Universo depois que as estrelas nasceram, as galxias se formaram e apareceram exploses chamadas supernovas, eventos extremos relacionados ao fim da vida de uma estrela. Com base nessas observaes, a constante de Hubble fica em torno de 74 km/s/Mpc. Essa teimosa discrepncia conhecida hoje como “tenso de Hubble”.

Supernovas Ia e desvio para o vermelho

Em busca de solues para essa tenso de Hubble, uma equipe internacional de astrnomos analisou um banco de dados de mais de 1.000 exploses dessas supernovas – cujas medies sustentam o valor de 74 – e chegaram concluso de que a constante de Hubble pode no ser realmente constante.

Em vez disso, o valor pode mudar com base na expanso do Universo, crescendo medida que o Universo se expande. Essa explicao provavelmente requer uma “nova fsica” para explicar a taxa crescente de expanso, como uma verso modificada da gravidade de Einstein.

Os astrnomos concentraram sua ateno em uma classe de supernovas chamadas Tipo Ia, conhecidas como “farol padro”, que funcionam como uma srie de faris que usam a mesma lmpada: Quando conhecemos sua luminosidade, podemos calcular sua distncia observando sua intensidade no cu.

Em seguida, os astrnomos usaram o chamado desvio para o vermelho para calcular como a taxa de expanso do Universo pode ter aumentado ao longo do tempo – desvio para o vermelho o fenmeno que ocorre quando a luz se estende conforme o Universo se expande; conforme as ondas se esticam, a cor da luz muda, tendendo para o vermelho.

A essncia da observao original de Lemaitre e Hubble que, quanto mais longe do observador, mais o comprimento de onda se torna alongado, o que faz com que o desvio para o vermelho e a distncia estejam relacionados.

Inconstante de Hubble

A diferena neste novo estudo que ele leva em conta o fato de que cada categoria de estrelas tem um valor de referncia fixo de desvio para o vermelho. Comparando os valores de cada categoria de estrelas, os pesquisadores calcularam a constante de Hubble para cada uma das diferentes categorias.

A seguir, eles separaram essas estrelas com base em intervalos de desvio para o vermelho, colocando as estrelas em um intervalo de distncia em um “compartimento”, depois um nmero igual de estrelas no prximo intervalo de distncia em outro compartimento e assim por diante. Quanto mais perto o compartimento est da Terra, mais jovens so as estrelas.

“Se [a constante de Hubble] fosse uma constante, ento ela no deveria ser diferente quando a extramos de caixas de distncias diferentes. Mas nosso principal resultado que ela realmente muda com a distncia. A tenso da constante de Hubble pode ser explicada por alguma dependncia intrnseca dessa constante com a distncia dos objetos que voc usa,” explicou Enrico Rinaldi, da Universidade de Michigan, nos EUA.

Alm disso, os astrnomos descobriram que sua anlise da constante de Hubble mudando com o desvio para o vermelho permite que eles “conectem” o valor da constante medida no incio do Universo com os valores obtidos com dados do Universo mais recente, criando uma curva de aumento contnuo, e no mais o degrau entre 67 e 74 km/s/Mpc.

“Os parmetros extrados ainda so compatveis com o entendimento cosmolgico padro que temos,” disse Rinaldi. “Mas desta vez eles apenas mudam um pouco conforme mudamos a distncia, e essa pequena mudana o suficiente para explicar por que temos essa tenso.”

A equipe afirma que pode haver vrias explicaes possveis para essa aparente mudana na constante de Hubble, uma delas sendo a possibilidade de vieses observacionais na amostra de dados usada em cada caso.

Para ajudar a corrigir possveis vieses, os astrnomos j esto usando um instrumento especial (Hyper Suprime-Cam), instalado no telescpio Subaru, no Japo, para observar supernovas mais fracas em uma ampla rea do cu. Os dados deste instrumento vo aumentar a amostra de supernovas observadas de regies remotas e reduzir a incerteza nos dados.

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