Algo não está certo no universo. Pelo menos com base em tudo o que os físicos sabem até agora. Estrelas, galáxias, buracos negros e todos os outros objetos celestes estão se afastando cada vez mais rápido ao longo do tempo. Medições passadas em nossa vizinhança local do universo descobrem que o universo está explodindo para fora mais rápido do que no começo. Esse não deveria ser o caso, com base no melhor descritor de cientistas do universo.
Se suas medidas de um valor conhecido como Constante de Hubble estão corretas, significa que o modelo atual está perdendo uma nova física crucial, como partículas fundamentais não contabilizadas, ou algo estranho acontecendo com a substância misteriosa conhecida como energia escura.
Agora, em um novo estudo, publicado em 22 de janeiro na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society, os cientistas mediram a Constante de Hubble de uma maneira totalmente nova, confirmando que, de fato, o universo está se expandindo mais rapidamente agora do que em sua época. primeiros dias.
"Algo interessante acontecendo"
Para explicar como o universo passou de um minúsculo, quente e denso grão de plasma para a vasta extensão que vemos hoje, os cientistas propuseram o que é conhecido como modelo Lambda Cold Dark Matter (LCDM). O modelo impõe restrições às propriedades da matéria escura, um tipo de matéria que exerce força gravitacional, mas não emite luz e energia escura, que parece opor-se à gravidade. O LCDM pode reproduzir com sucesso a estrutura das galáxias e o fundo cósmico de microondas - a primeira luz do universo -, bem como a quantidade de hidrogênio e hélio no universo. Mas não pode explicar por que o universo está se expandindo mais rápido agora do que no início.
Isso significa que ou o modelo LCDM está errado ou as medidas da taxa de expansão estão erradas.
O novo método visa finalmente resolver o debate sobre a taxa de expansão, disse à Live Science Simon Birrer, pesquisador da Universidade da Califórnia em Los Angeles e principal autor do novo estudo. Até agora, as novas medidas independentes confirmam a discrepância, sugerindo que uma nova física pode ser necessária.
Para determinar a constante de Hubble, os cientistas já haviam usado vários métodos diferentes. Alguns usaram supernovas no universo local (a parte próxima do universo), e outros confiaram nas cefeidas, ou tipos de estrelas que pulsam e piscam regularmente com brilho. Outros ainda estudaram a radiação cósmica de fundo.
A nova pesquisa usou uma técnica que envolve a luz dos quasares - galáxias extremamente brilhantes alimentadas por enormes buracos negros - em um esforço para quebrar o empate.
"Por mais cuidadoso que seja um experimento, sempre pode haver algum efeito incorporado aos tipos de ferramentas que eles estão usando para fazer essa medição. Portanto, quando um grupo aparece assim e usa um conjunto de ferramentas completamente diferente ... e obtém a mesma resposta, você pode concluir rapidamente que essa resposta não é resultado de algum efeito sério nas técnicas ", disse Adam Riess, ganhador do Nobel e pesquisador do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial e da Universidade Johns Hopkins. "Eu acho que nossa confiança está crescendo de que algo realmente interessante está acontecendo", disse Riess, que não participou do estudo, à Live Science.
Vendo o dobro
Eis como a técnica funcionou: quando a luz de um quasar passa por uma galáxia intermediária, a gravidade da galáxia faz com que a luz "se dobre gravitacionalmente" antes de atingir a Terra. A galáxia agia como uma lente para distorcer a luz do quasar em várias cópias - mais comumente duas ou quatro, dependendo do alinhamento dos quasares em relação à galáxia. Cada uma dessas cópias percorreu um caminho ligeiramente diferente ao redor da galáxia.
Os quasares não costumam brilhar constantemente como muitas estrelas. Por causa do material cair em seus buracos negros centrais, eles mudam de brilho em escalas de horas para milhões de anos. Assim, quando a imagem de um quasar é lente em várias cópias com caminhos de luz desiguais, qualquer alteração no brilho do quasar resultará em uma oscilação sutil entre as cópias, pois a luz de certas cópias demora um pouco mais para chegar à Terra.
A partir dessa discrepância, os cientistas poderiam determinar com precisão a que distância estamos da galáxia quasar e da galáxia intermediária. Para calcular a Constante de Hubble, os astrônomos compararam essa distância ao desvio para o vermelho do objeto ou a mudança no comprimento de onda da luz em direção ao extremo vermelho do espectro (que mostra o quanto a luz do objeto se estendeu à medida que o universo se expande).
O estudo da luz de sistemas que criam quatro imagens ou cópias de um quasar foi feito no passado. Mas, no novo artigo, Birrer e seus colaboradores demonstraram com sucesso que é possível medir a Constante Hubble a partir de sistemas que criam apenas uma imagem dupla do quasar. Isso aumenta drasticamente o número de sistemas que podem ser estudados, o que permitirá que a constante de Hubble seja medida com mais precisão.
"Imagens de quasares que aparecem quatro vezes são muito raras - talvez haja apenas 50 a 100 em todo o céu, e nem todas são brilhantes o suficiente para serem medidas", disse Birrer à Live Science. "Os sistemas com lentes duplas, no entanto, são mais frequentes em cerca de um fator de cinco".
Os novos resultados de um sistema de lentes duplas, combinado com outros três sistemas de lentes quádruplas, medidos anteriormente, colocam o valor da constante de Hubble em 72,5 quilômetros por segundo por megaparsec; isso está de acordo com outras medidas do universo local, mas ainda é cerca de 8% maior que as medidas do universo distante (o universo mais antigo ou mais antigo). À medida que a nova técnica é aplicada a mais sistemas, os pesquisadores poderão compreender a diferença exata entre as medições do universo distante (ou inicial) e o local (mais recente) do universo.
"A chave é ir de um ponto em que estamos dizendo, sim, essas coisas não concordam, para ter uma medida muito precisa do nível em que elas não concordam, porque, em última análise, essa será a pista que permite teoria para dizer o que está acontecendo ", disse Riess à Live Science.
Medir com precisão a constante Hubble ajuda os cientistas a entender mais do que a rapidez com que o universo está se afastando. O valor é imprescindível para determinar a idade do universo e o tamanho físico das galáxias distantes. Também fornece aos astrônomos pistas sobre a quantidade de matéria escura e energia escura lá fora.
Quanto a explicar o que a física possivelmente exótica pode explicar sua incompatibilidade nas medições da taxa de expansão, isso está bem abaixo da linha.
