Constante de Hubble: universo pode expandir mais devagar do que pensamos

O universo está se expandindo mais devagar do que pensávamos?

Imagine que o universo é como um pão de forma crescendo no forno. Cada passinha dentro do pão representa uma galáxia, e à medida que a massa cresce, as passas se afastam umas das outras. Agora imagine que dois grupos de cientistas mediram a velocidade com que o pão cresce, e chegaram a números diferentes. Esse é, em essência, o problema que os astrônomos chamam de tensão de Hubble.

Dois novos estudos publicados no periódico Astronomy & Astrophysics sugerem que o universo, pelo menos em nossa vizinhança cósmica, pode estar se expandindo mais lentamente do que se acreditava. A descoberta não resolve completamente o problema, mas abre uma nova janela de investigação que pode, finalmente, ajudar a desvendar um dos maiores mistérios da cosmologia moderna.

O que é a Constante de Hubble?

A Constante de Hubble é um número que descreve a velocidade com que o universo se expande. Ela recebe esse nome em homenagem a Edwin Hubble, o astrônomo que, no início do século XX, descobriu que as galáxias estão se afastando umas das outras. Quanto maior o valor dessa constante, mais rápido o universo se expande.

Ela é medida em quilômetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc). Um megaparsec equivale a cerca de 3,3 milhões de anos-luz. Em termos simples: para cada 3,3 milhões de anos-luz de distância, uma galáxia se afasta de nós a uma velocidade adicional de dezenas de quilômetros por segundo.

Por que existe uma tensão?

O problema surge porque existem dois métodos principais para medir a Constante de Hubble, e eles chegam a valores diferentes.

O primeiro método usa supernovas do Tipo Ia — explosões de estrelas que funcionam como “velas padrão” no cosmos. Como sabemos a luminosidade real dessas explosões, podemos calcular a que distância elas estão e, assim, medir a expansão do universo. Esse método resulta em um valor de aproximadamente 73 km/s/Mpc.

O segundo método analisa a radiação cósmica de fundo (CMB, na sigla em inglês), que é o “eco” luminoso do Big Bang, a grande explosão que originou o universo há cerca de 13,8 bilhões de anos. Usando esse método, os cientistas chegam a um valor menor: cerca de 68 km/s/Mpc.

A diferença pode parecer pequena, mas é estatisticamente significativa. E quanto mais precisa fica cada medição, mais claro fica que os dois valores não coincidem. Isso sugere que algo importante pode estar faltando em nossa compreensão do cosmos.

A nova abordagem: grupos de galáxias como laboratório cósmico

Os dois novos estudos propõem um terceiro método de medição. Em vez de usar supernovas ou a radiação cósmica de fundo, os pesquisadores analisaram o movimento de galáxias dentro de dois grupos próximos: o Grupo Centaurus A e o Grupo M81.

Pense assim: dentro de um grupo de galáxias, a gravidade tenta manter tudo junto, enquanto a expansão do universo tenta puxar tudo para longe. Ao observar esse equilíbrio delicado entre atração e repulsão, os cientistas conseguem estimar tanto a massa do grupo quanto a velocidade de expansão do universo.

O resultado? Uma Constante de Hubble de apenas 64 km/s/Mpc — um valor ainda mais baixo do que os dois métodos anteriores.

O que os cientistas descobriram sobre esses grupos de galáxias?

As pesquisas trouxeram outras surpresas. No Grupo Centaurus A, os astrônomos descobriram que a galáxia elíptica gigante Centaurus A não domina o grupo sozinha. Na verdade, ela forma um par binário com a galáxia M83 — ou seja, as duas galáxias orbitam um centro de massa comum, como dois dançarinos girando juntos.

No Grupo M81, os cientistas revelaram que a região interna, com cerca de 1 milhão de anos-luz de extensão, está inclinada cerca de 34 graus em relação ao ambiente externo. Além disso, esse grupo se alinha com uma vasta estrutura em forma de lâmina que se estende até o Grupo Centaurus A, a cerca de 10 milhões de anos-luz de distância.

Outra descoberta importante: as massas das galáxias mais brilhantes nesses grupos correspondem à maior parte da massa total. Isso significa que os movimentos das galáxias podem ser explicados apenas pela gravidade dessas galáxias brilhantes e pelo fluxo cósmico da expansão — sem precisar de um enorme halo de matéria escura ao redor de cada grupo.

O que isso significa para a tensão de Hubble?

O novo valor de 64 km/s/Mpc está mais próximo do valor obtido pela radiação cósmica de fundo (68 km/s/Mpc) do que do valor das supernovas (73 km/s/Mpc). Isso sugere que parte da tensão de Hubble pode ser causada pelos próprios métodos de medição, e não necessariamente por alguma física desconhecida.

Em outras palavras: talvez não precisemos inventar novos ingredientes para a “receita do cosmos”. Talvez os ingredientes que já conhecemos sejam suficientes, desde que saibamos medi-los corretamente.

Claro, ainda há muito caminho a percorrer. O método foi aplicado a apenas dois grupos de galáxias. O próximo passo é expandi-lo para regiões mais amplas do universo local, o que deverá ser possível com os dados do Telescópio 4MOST (4-meter Multi-Object Spectroscopic Telescope), previsto para liberar novos dados em breve.

E não se esqueça, mantenha sempre seus olhos no céu!

Perguntas frequentes

O que é a tensão de Hubble?
É a discrepância entre dois métodos diferentes de medir a velocidade de expansão do universo. Um dá 73 km/s/Mpc e o outro dá 68 km/s/Mpc. A diferença sugere que pode haver algo que ainda não entendemos sobre o cosmos.

O novo estudo resolve o problema?
Ainda não. O método foi testado em apenas dois grupos de galáxias. Mas os resultados são promissores e abrem um novo caminho de investigação.

O que é matéria escura?
É uma forma de matéria que não emite luz e não pode ser vista diretamente, mas que exerce influência gravitacional sobre as galáxias. O novo estudo sugere que pode ser necessária menos matéria escura do que se pensava para explicar o movimento das galáxias.