O Universo está a expandir-se tão depressa que podemos precisar de nova física para o explicar

O universo está a expandir-se mais rapidamente do que o esperado, sugerindo que os astrónomos podem ter de incorporar alguma nova física nas suas teorias de como o cosmos funciona, um novo estudo relata.

A taxa de expansão revista é cerca de 10% mais rápida do que a prevista pelas observações da trajectória do universo pouco depois do Big Bang, de acordo com a nova investigação. O estudo também reduz significativamente a probabilidade de esta disparidade ser uma coincidência, de 1 em 3.000 para apenas 1 em 100.000,

“Esta disparidade tem vindo a crescer e atingiu agora um ponto que é realmente impossível de descartar como um acaso”, disse o autor principal do estudo Adam Riess, professor de física e astronomia na Universidade Johns Hopkins em Baltimore, numa declaração.

“Não era isto que esperávamos”, disse Riess, que ganhou o Prémio Nobel da Física em 2011 (juntamente com Brian Schmidt e Saul Perlmutter) por mostrar, no final dos anos 90, que a expansão do universo está a acelerar. Não é claro o que está a conduzir esta aceleração surpreendente, mas muitos astrónomos invocam uma força misteriosa e repulsiva chamada energia negra.

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Esta ilustração mostra os três passos básicos que os astrónomos usam para calcular a rapidez com que o universo se expande ao longo do tempo, um valor chamado constante de Hubble. Todos os passos envolvem a construção de uma forte “escada de distância cósmica”, começando por medir distâncias precisas para galáxias próximas e depois deslocando-se para galáxias cada vez mais distantes. Esta escada é uma série de medições de diferentes tipos de objectos astronómicos com um brilho intrínseco que os investigadores podem utilizar para calcular distâncias. (Crédito de imagem: NASA, ESA, e A. Feild (STScI))

No novo estudo, Riess e os seus colegas usaram o Telescópio Espacial Hubble para estudar 70 estrelas variáveis do Cepheid na Grande Nuvem de Magalhães (LMC), uma das galáxias satélites da Via Láctea. As variáveis de Cepheid escurecem e brilham a taxas previsíveis e são, portanto, “velas padrão” que permitem aos astrónomos calcular distâncias.

(Outro tipo de vela padrão, as explosões estelares conhecidas como supernovas tipo 1a, permitem aos cientistas medir distâncias ainda mais longe no espaço. Os estudos de Riess, Schmidt e Perlmutter sobre as supernovas tipo 1a levaram à sua descoberta vencedora do Prémio Nobel.)

Riess e a sua equipa também incorporaram observações feitas pelo Projecto Araucária, uma colaboração envolvendo investigadores nos Estados Unidos, Europa e Chile, que estudaram vários sistemas estelares binários LMC, notando o escurecimento que ocorreu quando uma estrela passou em frente da sua vizinha. Este trabalho forneceu medições adicionais de distância, ajudando a equipa do estudo a melhorar a sua compreensão do brilho intrínseco dos Cefeitos.

Os investigadores utilizaram toda esta informação para calcular a taxa de expansão actual do universo, um valor conhecido como a constante Hubble, depois do astrónomo americano Edwin Hubble. O novo número é de cerca de 46,0 milhas (74,03 quilómetros) por segundo por megaparsec; um megaparsec é de cerca de 3,26 milhões de anos-luz.

A incerteza associada a este número é de apenas 1,9%, disseram os investigadores. Este é o valor de incerteza mais baixo até à data que foi calculado utilizando esta abordagem – abaixo dos cerca de 10% em 2001 e 5% em 2009.

A taxa de expansão “esperada”, pelo contrário, é de cerca de 41,9 milhas (67,4 km) por segundo por megaparsec. Esta taxa projectada baseia-se em observações de que o satélite Planck da Europa feito do fundo cósmico de microondas – a luz deixada pelo Big Bang que criou o universo há 13,82 mil milhões de anos.

“Isto não é apenas duas experiências que discordam. Estamos a medir algo fundamentalmente diferente”, disse Riess.

“Uma é uma medida da rapidez com que o universo se está a expandir hoje em dia, tal como o vemos”. A outra é uma previsão baseada na física do universo primitivo e em medições de quão rápido deveria estar a expandir-se”, acrescentou ele. “Se estes valores não estiverem de acordo, torna-se muito provável que nos falte algo no modelo cosmológico que liga as duas eras”

O novo estudo foi publicado hoje (25 de Abril) no The Astrophysical Journal. Pode lê-lo gratuitamente no site online de pré-impressão arXiv.org.

  • O nosso Universo em Expansão: Age, History & Other Facts
  • Hubble in Pictures: Astronomos’ Top Picks (Fotografias)
  • Tipos de Estrelas Variáveis: Cepheid, Pulsating and Cataclysmic

O livro de Mike Wall sobre a procura de vida extraterrestre, “Out There” (Grand Central Publishing, 2018; ilustrado por Karl Tate), está agora disponível. Siga-o no Twitter @michaeldwall. Siga-nos no Twitter @Spacedotcom ou no Facebook.

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