Desde que o astrônomo Edwin Hubble demonstrou que quanto mais distantes duas galáxias estão, quanto mais rápido eles se afastam um do outro, pesquisadores mediram a taxa de expansão do universo (a constante de Hubble) e a história dessa expansão. Recentemente, um novo quebra-cabeça surgiu, pois parece haver uma discrepância entre as medições desta expansão usando radiação no universo inicial e usando objetos próximos. Pesquisadores do Cosmic Dawn Center, no Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhague, agora contribuíram para este debate, concentrando-se em medições de velocidade. O resultado foi publicado em Astrophysical Journal .

Os pesquisadores do Cosmic Dawn Center descobriram que as medições de velocidade usadas para determinar a taxa de expansão do universo podem não ser confiáveis. Conforme declarado na publicação, isso não resolve as discrepâncias, mas sugere uma inconsistência adicional na composição do universo.

Medindo a taxa de expansão do universo

Atualmente, astrônomos medem a expansão do universo usando duas técnicas muito diferentes. Um é baseado na medição da relação entre distância e velocidade de galáxias próximas, enquanto a outra decorre do estudo da radiação de fundo desde o início do universo. Surpreendentemente, essas duas abordagens atualmente encontram taxas de expansão diferentes. Se esta discrepância for real, uma nova e bastante dramática reinterpretação do desenvolvimento do universo será a consequência. Contudo, também é possível que a diferença na constante de Hubble possa ser de medições incorretas. É difícil medir distâncias no universo, muitos estudos têm se concentrado em melhorar e recalibrar as medições de distância. Mas apesar disso, nos últimos 4 anos, o desacordo não foi resolvido.

A velocidade de galáxias remotas é fácil de medir - ou assim pensamos

No artigo científico recente, os pesquisadores do Cosmic Dawn Center agora tentam esclarecer um problema relacionado:a medição da velocidade. Dependendo da velocidade com que um objeto remoto se afasta de nós, sua luz muda para cores mais vermelhas. Com este chamado redshift é possível medir a velocidade de um espectro de uma galáxia remota. Ao contrário das medições de distância, até agora, presumia-se que as velocidades eram relativamente fáceis de medir.

Contudo, quando os pesquisadores examinaram recentemente as medidas de distância e velocidade de mais de 1000 supernovas (estrelas em explosão) coletadas durante os últimos 25 anos, eles encontraram uma discrepância surpreendente em seus resultados. Albert Sneppen, Um aluno de mestrado no Niels Bohr Institute explica:"Sempre acreditamos que medir as velocidades era bastante simples e preciso, mas descobrimos que, na verdade, estamos lidando com dois tipos de redshifts. "

O primeiro tipo, medindo a velocidade com que a galáxia hospedeira se afasta de nós, é considerado o mais confiável. O outro tipo de desvio para o vermelho mede, em vez disso, a velocidade da matéria ejetada da estrela em explosão dentro da galáxia. Ou, mais precisamente, a matéria da supernova movendo-se em nossa direção com uma pequena porcentagem da velocidade da luz (ilustração 1). Depois de compensar esse movimento extra, o desvio para o vermelho - e a velocidade - da galáxia hospedeira podem ser determinados. Mas essa compensação requer um modelo preciso para a explosão. Os pesquisadores foram capazes de determinar que os resultados dessas duas técnicas diferentes resultam em duas histórias de expansão diferentes para o universo, e, portanto, duas composições diferentes também.

As coisas estão 'quebradas de uma maneira interessante?'

Então, isso significa que as medições do universo primitivo e as medições mais recentes são, em última análise, uma questão de medições imprecisas de velocidade? Provavelmente não, diz Bidisha Sen, um dos autores do artigo. "Mesmo se usarmos apenas os redshifts mais confiáveis, as medições da supernova não só continuam a discordar da constante de Hubble medida desde o início do universo, mas também sugerem uma discrepância mais geral em relação à composição do universo, " ela diz.

Professor associado do Niels Bohr Institute Charles Steinhardt, está intrigado com esses novos resultados. "Se estivermos realmente lidando com duas divergências, isso significa que nosso modelo atual seria "quebrado de uma forma interessante, "diz ele." Para resolver dois problemas, um sobre a composição do universo e outro sobre a taxa de expansão do universo, são necessárias explicações físicas bem diferentes do que se quisermos apenas explicar uma única discrepância na taxa de expansão. "

O trabalho científico continua no Nordic Optical Telescope

Com o Telescópio Ótico Nórdico em Gran Canaria, os pesquisadores agora estão adquirindo novos redshifts das galáxias hospedeiras. Quando eles comparam esses resultados com os redshifts baseados em supernovas, eles serão capazes de ver se as duas técnicas permanecem diferentes. "Aprendemos que essas medições sensíveis requerem medições precisas de velocidade, e estes serão alcançáveis ​​com novas observações, "Steinhardt explica.