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Nova estimativa da Constante de Hubble aumenta mistério

Cientistas querem entender por que estimativas sobre a taxa de expansão do Universo feitas com métodos diferentes apresentam valores discrepantes

Imagens feitas pela equipe mostram como a luz de galáxias distantes é distorcida em diversas imagens, o que permite estimar a constante de Hubble. Foto: Chris Fassnacht/UC Davis

Novas medições da Constante de Hubble, feitas por astrônomos da Universidade da Califórnia em Davis, intensificam um mistério que já é crescente: estimativas de uma constante fundamental feitas com métodos diferentes continuam mostrando resultados diferentes.

“Há muita empolgação e muita mistificação envolvidas. Na minha opinião, é bem divertido”, diz Chris Fassnacht, professor de física da UC Davis e membro da colaboração internacional SHARP/H0LICOW, que fez as medições usando os telescópios do Observatório W. M. Keck, no Havaí.

Um artigo sobre o trabalho foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A Constante de Hubble descreve a taxa de expansão do Universo, expressa em quilômetros por segundo por megaparsec. Ela permite que os astrônomos descubram o tamanho e a idade do Universo, bem como calcular distâncias entre objetos no espaço.

Fassnacht e sua equipe, que inclui o pós-graduando Geoff Chen, observaram a luz de galáxias extremamente distantes, que é distorcida e dividida em várias imagens pelo efeito de lente gravitacional das galáxias (e de suas respectivas matérias escuras) entre a fonte emissora e a Terra. Ao medir o atraso de tempo da luz em diferentes rotas através das lentes de primeiro plano, a equipe pôde estimar a Constante de Hubble.

Usando a tecnologia de óptica adaptativa dos telescópios do Observatório W.M. Keck, no Havaí, eles chegaram a uma estimativa de 76,8 quilômetros por segundo por megaparsec. Como um parsec tem um pouco mais de 30 trilhões de quilômetros, e um megaparsec é um milhão de parsecs, esta é uma medida extremamente precisa. Em 2017, a equipe do H0LICOW chegou uma estimativa de 71,9, usando o mesmo método e dados do Telescópio Espacial Hubble (aliás, tanto o telescópio espacial quanto a constante homenageiam a mesma pessoa, o falecido astrônomo americano Edwin Hubble).

Indícios de uma nova física

A nova estimativa pode ser comparada àquela obtida por uma equipe liderada por Adam Reiss, da Universidade Johns Hopkins, que chegou ao valor de 74.03 usando medidas de um conjunto de estrelas variáveis chamadas Cefeidas. Mas ela é bem diferente das estimativas feitas com uma técnica totalmente diferente, que se baseia na radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Esse método, que tem em sua base o brilho do Big Bang, fornece uma Constante de Hubble com o valor de 67,4, considerando-se que o atual modelo cosmológico padrão do Universo esteja correto.

Uma estimativa feita pela equipe de Wendy Freedman, da Universidade de Chicago, chega perto de construir uma ponte nessa lacuna, ao cravar um valor de 69,8 baseando-se na luminosidade de distantes estrelas gigantes vermelhas e supernovas.

Uma diferença de 5 ou 6 quilômetros por segundo em uma distância de mais de 30 milhões de trilhões de quilômetros pode não parecer muito, mas ela é considerada um desafio para os astrônomos. Essa discordância pode fornecer indícios para uma possível nova física que vai além da nossa compreensão atual do nosso universo.

Por outro lado, a discrepância pode ser resultado de algum viés desconhecido nos métodos usados. Alguns cientistas esperavam que as diferenças desaparecessem à medida que as estimativas melhorassem, mas a diferença entre a Constante de Hubble medida a partir de objetos distantes e a derivada de estudos com radiação cósmica de fundo em micro-ondas parece estar ficando cada vez mais maior.

“Cada vez mais os cientistas acreditam que há uma tensão real posta”, diz Chen. “Se tentarmos estabelecer uma teoria, ela deve explicar tudo de uma vez só.”

Universidade da Califórnia em Davis