Um trio de pesquisadores acaba de demonstrar que a expansão do Universo não segue o mesmo ritmo em todas as partes do cosmos, o que pode ajudar a explicar discrepâncias entre medidas locais e globais da expansão obtidas pelos astrônomos.
© Cosmonovas (teia cósmica)
Na Universidade Monash, na Austrália, Hayley Macpherson e seus colegas recriaram o cosmos num computador, partindo apenas das equações da relatividade geral de Albert Einstein, e de medidas da radiação cósmica de fundo, uma espécie de eco luminoso do Big Bang, medido com precisão pelo satélite europeu Planck.
O estudo partiu dos dados reais do Planck para estimar a inomogeneidade original do Universo, tratando a matéria como um fluido, cujo movimento era ditado pelas equações da relatividade geral.
Os pesquisadores realizaram simulações de relatividade numérica tridimensional de espaços-tempos expansivos homogêneos e não homogêneos, com o objetivo de quantificar efeitos não-lineares a partir de heterogeneidades cosmológicas. Foi demonstrada a convergência de quarta ordem com erros menores que uma parte em 106 na evolução de um espaço-tempo de poeira de Friedmann-Lemaître-Roberston-Walker (FLRW) usando as equações de Einstein.
Em uma simulação cosmológica anisotrópica totalmente não homogênea utilizando as equações de Einstein através de dados numéricos, foi medido que a constante de Hubble pode ser 1,2% maior que uma medição global, considerando escalas comparáveis às análises de uma supernova Tipo Ia. Foi encontrado que as inomogeneidade não podem resolver totalmente o conflito entre as medições de Riess et al. (2018a) e Planck Collaboration et al. (2016a).
Na simulação, notou-se a formação da chamada “teia cósmica”. São as maiores estruturas do Universo, compostas por enormes filamentos com incontáveis galáxias, em meio a grandes vazios.
Ao retratarem o Universo de maneira mais realista, os cientistas constataram que a expansão cósmica, iniciada com o Big Bang, avança significativamente mais depressa em regiões onde há menor concentração de matéria do que nas que compõem as regiões mais densas da “teia cósmica”.
E esta pode ser a chave para compreender um recente conflito entre diferentes estimativas da chamada constante de Hubble, a taxa de expansão cósmica. Enquanto medições baseadas na radiação de fundo indicam que a constante é de 67 km/s/Mpc, estimativas com base em objetos astrofísicos mais próximos apontavam uma taxa local de expansão de 73 km/s/Mpc.
Esta discrepância tem sido um enorme problema para os cosmólogos, mas talvez possa ao menos em parte ser explicada pela variação local da expansão. Caso isso se confirme, é sinal de que estamos numa região relativamente vazia do Universo, onde a expansão avança mais depressa do que a média global. Os pesquisadores demostraram que a relatividade numérica é uma ferramenta viável para investigar efeitos não-lineares na cosmologia.
Os resultados foram apresentados em dois artigos, submetidos aos periódicos Physical Review D e Astrophysical Journal Letters.
Fontes: Universidade Monash & Mensageiro Sideral
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