Usando novas observações do telescópio espacial Hubble, os pesquisadores melhoraram os fundamentos da escada de distância cósmica, que é usada para calcular as distâncias precisas de galáxias próximas.
© Hubble/Josh Lake (NGC 1769)
Isso foi feito observando estrelas pulsantes chamadas variáveis Cefeidas em uma galáxia satélite vizinha, conhecida como a Grande Nuvem de Magalhães, agora calculada a 162.000 anos-luz de distância. Os pesquisadores usam estas medidas para determinar a rapidez com que o Universo está se expandindo ao longo do tempo, um valor conhecido como a Constante de Hubble.
Antes do lançamento do Hubble em 1990, as estimativas da Constante de Hubble variavam por um fator de dois. No final dos anos 90, o Key Project do telescópio espacial Hubble, na escala de distância extragaláctica, refinou o valor da Constante de Hubble para 10%, cumprindo um dos principais objetivos do telescópio. Em 2016, astrônomos usando o telescópio espacial Hubble descobriram que o Universo está se expandindo entre cinco e nove por cento mais rápido do que o calculado anteriormente, refinando a medição da Constante de Hubble e reduzindo ainda mais a incerteza para apenas 2,4%. Em 2017, uma medição independente apoiou estes resultados. Esta pesquisa mais recente reduziu a incerteza do valor da Constante de Hubble para um inédito 1,9%.
Esta pesquisa também sugere que a probabilidade de que esta discrepância entre as medidas da taxa de expansão atual do Universo e o valor esperado com base na expansão do Universo inicial seja apenas 1 em 100.000, uma melhoria significativa em relação a uma estimativa anterior do ano passado de 1 em 3.000.
"A tensão do Hubble entre o Universo primordial e o tardio pode ser o desenvolvimento mais excitante da cosmologia em décadas," disse o ganhador do Prêmio Nobel de Física de 2011, Adam Riess, do Space Telescope Science Institute (STScI) e da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, EUA. “Esse descompasso tem crescido e chegou a um ponto que é realmente impossível descartar como um acaso. Essa disparidade não poderia ocorrer de maneira plausível por acaso”.
Conforme as medições da equipe se tornaram mais precisas, seu cálculo da Constante de Hubble permaneceu inconsistente com o valor esperado derivado das observações da expansão inicial do Universo feita pelo satélite Planck da Agência Espacial Européia (ESA). Estas medidas mapeiam um remanescente de brilho remanescente do Big Bang conhecido como Radiação Cósmica de Fundo de Microondas, que ajuda a prever como o Universo inicial provavelmente teria evoluído para a taxa de expansão que pode ser medida hoje.
A nova estimativa da Constante de Hubble é de 74,03 quilômetros por segundo por megaparsec (3,3 anos-luz). O número indica que o Universo está se expandindo a uma taxa cerca de 9% mais rápida do que a implícita nas observações do satélite Planck do Universo primordial, que dão um valor para a Constante de Hubble de 67,4 quilômetros por segundo por megaparsec.
Para chegar a esta conclusão, Riess e sua equipe analisaram a luz de 70 variáveis cefeidas na Grande Nuvem de Magalhães. Como estas estrelas brilham e escurecem a taxas previsíveis, e os períodos destas variações nos dão sua luminosidade e, portanto, distância, os astrônomos os usam como referências cósmicas. A equipe de Riess usou uma técnica de observação eficiente chamada Drift And Shift (DASH), usando o telescópio espacial Hubble como uma câmera "aponte e dispare" para captar imagens rápidas das estrelas brilhantes. Isto evita o passo mais demorado de ancorar o telescópio com as estrelas guia para observar cada estrela. Os resultados foram combinados com observações feitas pelo Projeto Araucária, uma colaboração entre astrônomos de instituições da Europa, Chile e Estados Unidos, para medir a distância até a Grande Nuvem de Magalhães, observando o escurecimento da luz quando uma estrela passa em frente de seu parceiro em um sistema de estrelas binárias.
Como os modelos cosmológicos sugerem que os valores observados da expansão do Universo devem ser os mesmos que os determinados a partir da Radiação Cósmica de Fundo de Microondas, uma nova física pode ser necessária para explicar a disparidade.
Diversos cenários foram propostos para explicar a discrepância, mas ainda não há uma resposta conclusiva. Uma forma invisível de matéria chamada matéria escura pode interagir mais fortemente com a matéria normal do que era suposto anteriormente. Ou talvez a energia escura, uma forma desconhecida de energia que permeia o espaço, seja responsável por acelerar a expansão do Universo.
Os pesquisadores pretendem continuar usando o telescópio espacial Hubble para reduzir a incerteza em sua medida da Constante de Hubble, que eles esperam diminuir para 1%.
Os resultados foram aceitos para publicação no periódico The Astrophysical Journal.
Fonte: ESA
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