Nova análise confirma a tensão de Hubble: o Universo local expande-se mais depressa do que o Universo primitivo

Uma nova análise concluiu que o Universo local está a expandir-se mais depressa do que o previsto a partir do Universo primitivo, confirmando uma discrepância antiga entre as duas formas de medir essa expansão.

Essa diferença persistente passa agora a ter menor incerteza, reforçando a ideia de que poderá faltar algo de fundamental nos modelos cosmológicos actualmente usados.

Um resultado mantém-se

Ao analisar uma rede de estrelas próximas, galáxias que alojam supernovas e outras galáxias, a taxa de expansão mantém-se consistente à medida que diferentes percursos de medição convergem para o mesmo valor.

Ao encadear estas observações, Stefano Casertano, do Space Telescope Science Institute (STScI), ligou directamente vários marcadores de distância independentes a uma taxa medida com precisão de 73,6 km/s por megaparsec (equivalente a 45.7 milhas por segundo por cada 3.26 milhões de anos-luz).

Mesmo ao retirar classes inteiras de medições, o resultado muda apenas ligeiramente, o que indica que não é um único método a determinar o desfecho.

Essa robustez reduz o conjunto de explicações plausíveis e sugere causas mais profundas para a discrepância que continua por resolver.

Porque este número é importante

No centro do debate está a constante de Hubble, o valor que descreve quão depressa o espaço se estica à medida que a distância aumenta.

As medições no Universo próximo situam a expansão em cerca de 73,6 km/s por megaparsec (45.7 milhas por segundo por cada 3.26 milhões de anos-luz), acima do que é inferido a partir do Universo primitivo.

Em contrapartida, as medições baseadas no Universo primitivo apontam para uma expansão mais lenta, perto de 66,9 km/s por megaparsec (41.6 milhas por segundo na mesma escala).

Como estes resultados não convergem, os astrónomos referem-se a este desacordo como a tensão de Hubble, o conflito entre medições do Universo cedo e do Universo tardio.

Construir vários percursos

Em vez de assentar confiança numa única cadeia de medições, a equipa interligou percursos que começam perto e se estendem gradualmente para regiões mais distantes.

Cefeidas, estrelas gigantes vermelhas, supernovas e métodos baseados em galáxias serviram para validação cruzada, de modo que a informação partilhada reforçasse o resultado em vez de mascarar divergências.

“Não é apenas um novo valor da constante de Hubble; é uma estrutura construída pela comunidade que reúne décadas de medições de distância independentes, de forma transparente e acessível”, escreveu a H0 Distance Network Collaboration, a equipa internacional responsável pelo estudo.

Esta arquitectura é relevante porque, se um dos percursos estivesse errado, deveria ter puxado toda a rede de forma mais evidente do que aquilo que se observou.

Porque as estrelas ajudam

Entre os marcadores mais úteis estiveram as estrelas pulsantes conhecidas como Cefeidas, cujo ritmo permite inferir o seu brilho real.

Quando os astrónomos sabem qual deveria ser o brilho intrínseco, podem compará-lo com o brilho observado e, daí, determinar a distância.

As estrelas gigantes vermelhas acrescentaram mais um degrau, porque, numa fase tardia da sua evolução, o aumento de brilho atinge quase sempre a mesma luminosidade.

A utilização conjunta destes dois indícios estelares reduziu a probabilidade de uma população, um telescópio ou uma regra de calibração estar a distorcer todo o conjunto.

Como as supernovas chegam mais longe

Muito para além dessas estrelas, os astrónomos recorreram às chamadas supernovas do Tipo Ia, anãs brancas em explosão com um pico de brilho consistente.

Esse brilho foi calibrado em galáxias mais próximas cujas distâncias tinham sido obtidas com base em estrelas, permitindo que as explosões transportassem essa escala para distâncias maiores.

Por serem tão luminosas, estas supernovas amostraram regiões onde a expansão cósmica supera os movimentos menores do espaço nas proximidades.

Métodos baseados em galáxias alcançaram distâncias semelhantes e, mesmo ao substituí-los, o resultado praticamente não se alterou.

O que mostraram as verificações

Foram realizados centenas de testes para avaliar se a ausência de um método, uma galáxia âncora ou um telescópio específico poderia desviar o valor final.

Ao excluir as Cefeidas, a incerteza aumentou, mas a maioria das versões continuou agrupada em torno do mesmo número central.

Retirar observações do Hubble alargou mais a margem de erro do que retirar dados do Webb, mas nenhuma das versões se afastou do valor de referência.

Este padrão tornou mais difícil atribuir a discrepância a um acaso ligado a um instrumento ou a um método preferido.

Porque um erro simples não chega

Mesmo percursos distintos através dos dados conduziram a respostas compatíveis, apesar de usarem âncoras, traçadores e etapas de calibração diferentes.

Assim, os resultados enfraquecem a ideia de que a diferença se deva a um único erro negligenciado na forma como as distâncias locais são medidas.

Para eliminar a diferença agora, várias ferramentas independentes teriam de estar, ao mesmo tempo, enviesadas na mesma direcção.

Em princípio isso é possível, mas passou a ser um cenário muito mais estreito do que anteriormente.

De que física pode ser preciso

Se as medições estiverem correctas, então o problema poderá residir no modelo usado para projectar a luz antiga até ao universo de hoje.

Esse modelo inclui matéria comum, matéria escura, gravidade e energia escura, a influência desconhecida que impulsiona a aceleração cósmica.

Uma partícula em falta, um comportamento variável da energia escura ou um ajuste à gravidade poderiam alterar a previsão para o Universo primitivo.

Nenhuma destas ideias se impôs até agora, mas o argumento a favor de procurar além de pressupostos demasiado “arrumados” tornou-se mais forte.

Os próximos passos exigem novas ferramentas

Como a equipa disponibilizou software e dados, grupos posteriores, do STScI e de outras instituições, podem integrar-se na mesma estrutura sem terem de reconstruir tudo.

O Webb, os grandes telescópios terrestres e futuros levantamentos poderão estender os marcadores estelares a distâncias maiores e apertar as validações cruzadas.

O que mais ajudaria seriam âncoras geométricas adicionais, porque são elas que fixam a escala absoluta antes de qualquer “escada” ou rede se estender para fora.

Cada novo percurso voltará a testar o mesmo desacordo, e é essa pressão repetida que faz a história avançar.

O que sobressai é um Universo próximo mais rápido, medido por muitos caminhos que continuam a confirmar-se mutuamente.

Quer a solução esteja numa nova física, quer num reajuste mais subtil de pressupostos antigos, a discrepância tornou-se mais difícil de ignorar.