O mistério do tamanho real do Universo:f12 bet vendida

Desde que o universo surgiu há cercaf12 bet vendida13,8 bilhõesf12 bet vendidaanos, ele vem se expandindo.

Mas, como tampouco sabemosf12 bet vendidaidade precisa, é difícil determinar até que ponto ele se estende além dos limites do que podemos ver.

No entanto, os astrônomos tentaram usar uma propriedade para descobrir, um número conhecido como constantef12 bet vendidaHubble.

"É uma medidaf12 bet vendidaquão rápido o universo está se expandindo agora", diz Wendy Freedman, astrofísica da Universidadef12 bet vendidaChicago, nos EUA, que dedicaf12 bet vendidacarreira a fazer estas medições.

"A constantef12 bet vendidaHubble estabelece a dimensão do universo, tanto seu tamanho quantof12 bet vendidaidade", acrescenta.

Pense no universo como um balão que infla.

À medida que as estrelas e galáxias, pontos na superfícief12 bet vendidaum balão, se separam mais rapidamente, maior é a distância entre elas.

Da nossa perspectiva, isso significa que quanto mais longe uma galáxia estáf12 bet vendidanós, mais rápido ela se afasta.

Infelizmente, quanto mais os astrônomos calculam esse número, mais ele parece desafiar as previsões baseadasf12 bet vendidanossa compreensão do universo.

Um métodof12 bet vendidamedir diretamente nos dá um certo valor, enquanto outra medição, que se baseia na nossa compreensãof12 bet vendidaoutros parâmetros sobre o universo, diz algo diferente.

Ou as medidas estão incorretas ou há algof12 bet vendidaerrado na maneira como pensamos que nosso universo funciona.

Mas os cientistas acreditam que agora estão mais pertof12 bet vendidaencontrar uma resposta, graçasf12 bet vendidagrande parte a novos experimentos e observações destinadas a descobrir o que é exatamente a constantef12 bet vendidaHubble.

"O que enfrentamos como cosmologistas é um desafiof12 bet vendidaengenharia: como medimos essa quantidade da forma mais precisa e exata possível?", afirma Rachael Beaton, astrônoma que trabalha na Universidadef12 bet vendidaPrinceton, nos EUA.

Para enfrentar este desafio, diz ela, não só é preciso obter os dados para poder medir, como também verificar as medidasf12 bet vendidatodas as maneiras possíveis.

"Da minha perspectiva como cientista, isso é mais como montar um quebra-cabeça do que estar dentrof12 bet vendidaum mistério no estilo Agatha Christie."

A primeira medição da constantef12 bet vendidaHubble, feitaf12 bet vendida1929 pelo astrônomo Edwin Hubble, que deu nome a ela, foif12 bet vendida500 km por segundo por megaparsec (km/s/Mpc).

O megaparsec é uma unidadef12 bet vendidadistância usadaf12 bet vendidaastronomia equivalente a 3,26 milhõesf12 bet vendidaanos-luz.

O valor calculado pelo cientista indica que para cada megaparsec mais longe da Terra que você olha, as galáxias que você vê estão se afastandof12 bet vendidanós 500 km/s mais rápido do que aquelas que estão a um megaparsec mais perto.

Maisf12 bet vendidaum século após a primeira estimativaf12 bet vendidaHubble da taxaf12 bet vendidaexpansão cósmica, esse número foi revisto várias vezes.

As estimativasf12 bet vendidahoje variam entre 67 e 74 km/s/Mpc.

Parte do problema é que a constantef12 bet vendidaHubble pode ser diferente dependendof12 bet vendidacomo é medida.

A maioria das descrições da discrepância da constantef12 bet vendidaHubble diz que há duas maneirasf12 bet vendidamedir seu valor.

Uma delas observa a velocidade com que as galáxias próximas estão se afastandof12 bet vendidanós, enquanto a segunda usa a radiação cósmicaf12 bet vendidafundof12 bet vendidamicro-ondas (CMB, na siglaf12 bet vendidainglês) — vestígiosf12 bet vendidaluz do Big Bang.

Ainda podemos ver essa luz hoje, mas como as partes distantes do universo estão se afastandof12 bet vendidanós, a luz se estendeuf12 bet vendidaondasf12 bet vendidarádio.

Esses sinaisf12 bet vendidarádio, descobertos por acidente na décadaf12 bet vendida1960, nos dão uma ideiaf12 bet vendidacomo era o universo nos tempos mais remotos.

Duas forças concorrentes, a atração da gravidade e a pressão para fora da radiação, fizeram um cabof12 bet vendidaguerra cósmico com o universo emf12 bet vendidainfância.

Isso criou distúrbios que ainda podem ser vistos na radiação cósmicaf12 bet vendidafundof12 bet vendidamicro-ondas como pequenas diferençasf12 bet vendidatemperatura.

Usando essas perturbações, é possível medir quão rápido o universo estava se expandindo logo após o Big Bang — e isso pode ser aplicado ao Modelo Padrãof12 bet vendidaCosmologia para deduzir a taxa atualf12 bet vendidaexpansão.

Este Modelo Padrão é uma das melhores explicações que temosf12 bet vendidacomo o Universo começou, do que ele é feito e o que vemos ao nosso redor hoje.

Mas há um problema.

Quando os astrônomos tentam medir a constantef12 bet vendidaHubble observando como as galáxias próximas estão se afastandof12 bet vendidanós, eles obtêm um valor diferente.

"Se o Modelo [Padrão] está correto, então você imaginaria que os dois valores, o que você mede hoje localmente e o valor que você deduz das primeiras observações, estariam alinhados", diz Freedman.

"E não estão."

Quando o satélite Planck da Agência Espacial Europeia (ESA, na siglaf12 bet vendidainglês) mediu as discrepâncias na CMB, primeirof12 bet vendida2014 e depois novamentef12 bet vendida2018, o valor obtido para a constantef12 bet vendidaHubble foif12 bet vendida67,4 km/s/Mpc.

Mas esse número é cercaf12 bet vendida9% menor do que o valor que astrônomos como Freedman mediram ao observar galáxias próximas.

Outras medições da CMBf12 bet vendida2020 usando o Telescópiof12 bet vendidaCosmologia do Atacama se correlacionam com os dados do satélite Planck.

"Isso ajuda a descartar que houve um problema sistemático com o Planck a partirf12 bet vendidaalgumas fontes", diz Beaton.

Se as mediçõesf12 bet vendidaCMB estiverem corretas, restam apenas duas possibilidades: ou as técnicas usando luzf12 bet vendidagaláxias próximas não funcionam ou o Modelo Padrãof12 bet vendidaCosmologia precisa ser alterado.

A técnica usada por Freedman e seus colegas é baseadaf12 bet vendidaum tipo específicof12 bet vendidaestrela chamada variável cefeida.

Descobertas há cercaf12 bet vendida100 anos por uma astrônoma chamada Henrietta Leavitt, essas estrelas mudam seu brilho, pulsando mais fraco ou com mais intensidade ao longof12 bet vendidadias ou semanas.

Leavitt descobriu que quanto mais brilhante a estrela, mais tempo leva para se iluminar, depois escurecer e então brilhar novamente.

Agora, os astrônomos podem dizer exatamente o quão brilhante uma estrela realmente é, estudando esses pulsosf12 bet vendidabrilho.

Ao medir o quão brilhante ela nos parece da Terra e sabendo que a luz diminuif12 bet vendidafunção da distância, esta técnica proporciona uma maneira precisaf12 bet vendidamedir a distância até as estrelas.

Freedman ef12 bet vendidaequipe foram os primeiros a usar variáveis ​​cefeidasf12 bet vendidagaláxias vizinhas à nossa para medir a constantef12 bet vendidaHubble utilizando dados do Telescópio Espacial Hubble.

Em 2001, eles calcularam 72 km/s/Mpc.

Desde então, o valor obtido a partir do estudof12 bet vendidagaláxias locais tem giradof12 bet vendidatorno do mesmo ponto.

Usando o mesmo tipof12 bet vendidaestrela, outra equipe utilizou o Telescópio Espacial Hubblef12 bet vendida2019 e chegou a 74 km/s/Mpc.

Apenas alguns meses depois, outro grupof12 bet vendidaastrofísicos usou uma técnica diferente envolvendo a luz provenientef12 bet vendidaquasares e obteve um valorf12 bet vendida73 km/s/Mpc.

Se essas medidas estiverem corretas, então é possível pensar que o universo poderia crescer mais rápido do que as teorias do Modelo Padrãof12 bet vendidaCosmologia permitem.

Isso pode significar que esse modelo, e com ele nossa melhor tentativaf12 bet vendidadescrever a natureza fundamental do universo, precisa ser atualizado.

No momento, não dá para responder ao certo. Mas, se for esse o caso, as implicações podem ser profundas.

"Isso pode nos indicar que está faltando alguma coisaf12 bet vendidanosso Modelo Padrão", diz Freedman.

"Ainda não sabemos por que isso está acontecendo, mas é uma oportunidadef12 bet vendidaavançarf12 bet vendidadireção a uma descoberta."

Se o Modelo Padrão estiver errado, uma das primeiras coisas que pode significar é que nossos modelosf12 bet vendidado que o universo é feito, as quantidades relativasf12 bet vendidamatéria bariônica ou "normal", matéria escura, energia escura e radiação, não estão muito certas.

Além disso, se o universo está realmente se expandindo mais rápido do que pensamos, ele poderia ser muito mais jovem do que os 13,8 bilhõesf12 bet vendidaanos que atualmente acredita-se que tenha.

Uma explicação alternativa para a discrepância é que a parte do universof12 bet vendidaque vivemos éf12 bet vendidaalguma forma diferente ou especialf12 bet vendidacomparação com o resto do universo, e essa diferença está distorcendo as medidas.

"Está longef12 bet vendidaser uma analogia perfeita, mas você pode pensarf12 bet vendidacomo a velocidade ou aceleração do seu carro muda conforme você sobe ou desce uma colina, mesmo se você estiver aplicando a mesma pressão no pedal do acelerador", diz Beaton.

"Acho pouco provável que seja a causa principal da discrepância na constantef12 bet vendidaHubble que vemos, mas também acho importante não ignorar o trabalho desses resultados."

Mas os astrônomos acreditam que estão mais pertof12 bet vendidadeterminar qual é a constantef12 bet vendidaHubble e qual das medidas está correta.

"O que é empolgante é que acredito que realmente vamos resolver issof12 bet vendidaum períodof12 bet vendidatempo bastante curto, sejaf12 bet vendidaum, dois ou três anos", afirma Freedman.

"Há tantas coisas vindo no horizonte e que vão melhorar a precisão com que podemos fazer essas medições que acho que vamos chegar ao fundo disso."

Uma dessas coisas é o observatório espacial Gaia da ESA, que foi lançadof12 bet vendida2013 e tem medido as posiçõesf12 bet vendidacercaf12 bet vendida1 bilhãof12 bet vendidaestrelas com alto grauf12 bet vendidaprecisão.

Os cientistas o estão usando para calcular as distâncias até as estrelas com uma técnica chamada paralaxe.

À medida que este observatório espacial orbita ao redor do Sol, seu pontof12 bet vendidavista no espaço muda, assim como se você fechasse um olho e olhasse para um objeto, e depois olhasse com o outro olho, o objeto parece estarf12 bet vendidaum lugar ligeiramente diferente.

Portanto, ao estudar objetosf12 bet vendidadiferentes épocas do ano durantef12 bet vendidaórbita, Gaia permitirá aos cientistas calcular com precisão a velocidade com que as estrelas estão se afastando do nosso próprio Sistema Solar.

Outro recurso que ajudará a responder qual é o valor da constantef12 bet vendidaHubble é o Telescópio Espacial James Webb, que será lançado no fimf12 bet vendida2021

Ao estudar os comprimentosf12 bet vendidaonda infravermelhos, permitirá melhores medições que não serão obscurecidas pela poeira existente entre nós e as estrelas.

No entanto, se descobrirem que a diferença na constantef12 bet vendidaHubble persiste, será a horaf12 bet vendidauma nova física.

E embora muitas teorias tenham sido apresentadas para explicar a diferença, nenhuma se encaixa perfeitamente com o que vemos ao nosso redor.

Cada teoria possível tem um inconveniente.

Por exemplo, pode ser que houvesse outro tipof12 bet vendidaradiação no início do universo, mas medimos a CMB com tal precisão que não parece provável.

Outra opção é que a energia escura pode mudar com o tempo.

"Parecia uma linhaf12 bet vendidaestudo promissora a seguir, mas agora existem outras limitações sobre quanto a energia escura pode mudarf12 bet vendidafunção do tempo", afirma Freedman.

"Teria que ser feitof12 bet vendidauma forma realmente artificial e isso não parece muito promissor."

Uma alternativa é que havia energia escura presente no universo primitivo que simplesmente desapareceu, mas não há nenhuma razão óbvia para que isso acontecesse.

Tudo isso obrigou os cientistas a vislumbrar novas ideias que poderiam explicar o que está acontecendo.

"As pessoas estão trabalhando muito, é empolgante", acrescenta Freedman.

"Só porque ninguém ainda descobriu o que [a explicação] é, não significa que uma boa ideia não aparecerá."

Dependendo do que esses novos telescópios revelem, Beaton e Freedman podem se verf12 bet vendidameio a um mistério dignof12 bet vendidaum romancef12 bet vendidaAgatha Christie.

* Abigail Beall é jornalista científica independente e autora do livro "The Art of Urban Astronomy" ("A Arte da Astronomia Urbana",f12 bet vendidatradução literal).

f12 bet vendida Leia a versão original f12 bet vendida desta reportagem (em inglês) no site BBC Future f12 bet vendida .

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