Quão rápido o universo está se expandindo? É complicado, mostra o Hubble

O Telescópio Espacial Hubble pode ser mais conhecido pelo público pelas belas imagens do espaço que captura, mas é mais famoso entre os astrônomos por produzir insights inovadores sobre a expansão do universo. Antes do lançamento do telescópio, os cientistas sabiam que o universo estava se expandindo, mas não sabiam o quão rápido essa expansão estava acontecendo. As descobertas do Hubble na década de 1990 fixaram esse número com precisão pela primeira vez.

A taxa de expansão do universo é chamada de constante de Hubble (nomeada, como o telescópio, em homenagem ao astrônomo Edwin Hubble, que encontrou a primeira prova da expansão do universo nas décadas de 1920 e 1930), e é um dos números mais importantes em cosmologia. Essa constante é importante para entender como o universo evoluiu e para identificar a idade do universo, pois a expansão pode ser rastreada até o big bang. Antes do lançamento do Telescópio Espacial Hubble, os cientistas estimavam a idade do universo entre 8 bilhões e 20 bilhões de anos. Graças aos dados do Hubble, esse número foi refinado para 13,8 bilhões de anos muito mais precisos.

Isso não significa que o trabalho está feito embora. Na década de 2000, a estimativa para a constante de Hubble era bastante precisa, em 72 quilômetros por segundo por megaparsec, mas isso tinha um erro de mais ou menos 8. Desde então, esse número foi refinado cada vez mais, com uma descoberta recente de 74,03 em 2019 .

No entanto, há uma torção nesta explicação. A taxa de expansão medida pelo Hubble e outros telescópios não concorda com a taxa prevista pelos dados dos primeiros estágios do universo. Assim, os pesquisadores usaram os dados do Hubble em um projeto chamado SHOES, que usou estrelas variáveis ​​chamadas Cefeidas e supernovas do Tipo Ia como marcadores de milhas para medir distâncias, a fim de obter a medição mais precisa até agora da constante de Hubble.

“É para isso que o Telescópio Espacial Hubble foi construído, usando as melhores técnicas que conhecemos. Esta é provavelmente a obra-prima do Hubble, porque levaria mais 30 anos da vida do Hubble para dobrar esse tamanho de amostra”, disse Adam Riess, principal autor do estudo, em um comunicado . “Você está obtendo a medida mais precisa da taxa de expansão do universo a partir do padrão-ouro de telescópios e marcadores de milhas cósmicas”.

A equipe de Riess analisou 42 explosões de supernovas, que atuam como marcadores de distância, e foram capazes de aprimorar um número de 73,04 para a constante de Hubble, com uma incerteza de apenas 1,04. Isso é oito vezes mais preciso do que se esperava que o Hubble fosse capaz de produzir quando foi lançado.

No entanto, mesmo com essa precisão, ainda há uma discrepância entre esse número e o previsto pelos dados do universo mais antigo, que é medido observando o fundo cósmico de micro-ondas. Esses resultados prevêem que a constante de Hubble deve ser em torno de 67.

Portanto, o mistério permanece, e os astrônomos não têm uma explicação de por que esses números diferem. A discrepância pode apontar para um tipo totalmente novo de física que ainda temos que aprender.

Por enquanto, porém, o número para a constante de Hubble medida pelo universo de hoje é tão preciso quanto é provável que seja.

“A constante de Hubble é um número muito especial”, disse a cosmóloga Licia Verde no comunicado. “Ele pode ser usado para enfiar uma agulha do passado ao presente para um teste de ponta a ponta de nossa compreensão do universo. Isso exigiu uma quantidade fenomenal de trabalho detalhado.”

A pesquisa será publicada no The Astrophysical Journal.