Uma colaboração internacional de astrônomos produziu uma das medições mais precisas até à data da velocidade de expansão do Universo local. O resultado aprofunda um dos desafios mais significativos da cosmologia moderna.
© CTIO / NOIRLab (escada de distâncias cósmicas)
A ilustração mostra a escada de distâncias cósmicas, uma sucessão de métodos sobrepostos utilizados para medir distâncias no Universo. A escada de distâncias começa no Aglomerado de Coma, que é o aglomerado de galáxias extremamente rico mais próximo da Terra.
Os astrônomos têm procurado medir o ritmo de expansão do Universo utilizando duas abordagens fundamentalmente diferentes. Um método baseia-se na medição de distâncias a estrelas e galáxias no Universo próximo. O outro utiliza medições do fundo cósmico de micro-ondas para prever qual seria o ritmo de expansão atual, de acordo com o modelo padrão da cosmologia.
Espera-se que estas duas abordagens produzam o mesmo resultado, mas isso não acontece. As medições baseadas no Universo próximo indicam consistentemente um ritmo de expansão mais elevado, cerca de 73 km/s por megaparsec, enquanto as previsões derivadas do Universo primitivo apresentam um valor mais baixo, próximo de 68 km/s por megaparsec. Embora a diferença numérica seja modesta, é muito maior do que aquilo que pode ser explicado pela incerteza estatística. Esta discrepância persistente, conhecida como tensão de Hubble, foi agora observada em vários estudos e técnicas independentes.
Ao reunir décadas de observações independentes num único quadro unificado, os astrônomos conseguiram a medição direta mais precisa até à data do ritmo de expansão do Universo próximo. A colaboração H0DN (H0 Distance Network) apresenta um valor da constante de Hubble de 73,50 ± 0,81 km/s por megaparsec, correspondendo a uma precisão de pouco mais de 1%. O estudo é o resultado de um amplo esforço da comunidade lançado no Workshop Breakthrough do ISSI (International Space Science Institute), realizado em Berna, Suíça, em março de 2025.
Em vez de se basear num único método, a equipe construiu uma "rede de distâncias" que interliga várias técnicas sobrepostas para medir distâncias no Universo local. Estas incluem observações de estrelas variáveis Cefeidas pulsantes, estrelas gigantes vermelhas que brilham com uma luminosidade conhecida, supernovas do Tipo Ia e certos tipos de galáxias. Esta abordagem permite múltiplas vias independentes para o mesmo resultado final e possibilita um teste crítico: será que a discrepância é causada por um erro num único método? Os resultados indicam que isso é improvável. Mesmo quando técnicas individuais são removidas da análise, o resultado global altera-se apenas minimamente. As medições independentes permanecem consistentes entre si, reforçando a robustez do ritmo de expansão medido localmente.
As implicações são significativas. O ritmo de expansão mais baixo inferido a partir do Universo primitivo depende do modelo padrão da cosmologia, que descreve como o Universo evoluiu desde o Big Bang. Se esse modelo estiver incompleto; por exemplo, se não explicar totalmente o comportamento da energia escura, de novas partículas ou de modificações na gravidade, as suas previsões para o ritmo de expansão atual seriam afetadas.
Nesse caso, a tensão de Hubble pode não ser resultado de um erro de medição, mas sim uma indicação de que falta um componente essencial ao modelo atual do Universo. A rede de distâncias locais também estabelece um quadro para pesquisas futuras. Ao disponibilizar abertamente os seus métodos e dados, a colaboração criou uma base que pode ser expandida com novas observações. Com os observatórios de próxima geração fornecendo medições ainda mais precisas, os astrônomos pretendem determinar se esta discrepância será, em última análise, resolvida ou se continuará apontando para uma nova física.
Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.
Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics