Os físicos usam dois tipos de medidas para calcular a taxa de expansão do universo, mas seus resultados não coincidem, o que pode tornar necessário atualizar o modelo cosmológico. "É como tentar enfiar a linha em uma agulha cósmica, "explica a pesquisadora Licia Verde, da Universidade de Barcelona, co-autor de um artigo sobre as implicações desse problema.

Mais de uma centena de cientistas se reuniram neste verão no Instituto Kavli de Física Teórica da Universidade da Califórnia (EUA) para tentar esclarecer o que está acontecendo com os dados discordantes sobre a taxa de expansão do universo, um problema que afeta a própria origem, evolução e destino do nosso cosmos. Suas conclusões foram publicadas em Astronomia da Natureza Diário.

"O problema está na constante de Hubble (H0), um parâmetro cujo valor - na verdade não é uma constante porque muda com o tempo - indica a rapidez com que o Universo está se expandindo atualmente, "aponta a cosmologista Licia Verde, pesquisadora do ICREA do Instituto de Ciências do Cosmos da Universidade de Barcelona (ICC-UB) e autora principal do artigo.

“Existem diferentes formas de medir essa quantidade, " Ela explica, "mas eles podem ser divididos em duas classes principais:aqueles que dependem do Universo tardio (os mais próximos de nós no espaço e no tempo) e aqueles baseados no Universo inicial, e eles não dão exatamente o mesmo resultado. "

Um exemplo clássico de medições no Universo tardio são aquelas fornecidas pelas pulsações regulares das estrelas cefeidas, que a astrônoma Henrietta Swan Leavitt observou há um século e que ajudou Edwin Hubble a calcular distâncias entre galáxias e provar em 1929 que o Universo está se expandindo.

A análise atual do brilho variável das cefeidas com telescópios espaciais como o Hubble, junto com outras observações diretas de objetos em nosso ambiente cósmico e supernovas mais distantes, indicam que o valor de H0 é de aproximadamente 73,9 quilômetros por segundo por megaparsec (uma unidade astronômica equivalente a cerca de 3,26 milhões de anos-luz).

Contudo, as medições baseadas no Universo primitivo fornecem um valor médio de H0 de 67,4 km / s / Mpc. Esses outros registros, obtidos com dados do satélite Planck da Agência Espacial Europeia e outros instrumentos, são obtidos indiretamente com base no sucesso do modelo cosmológico padrão (modelo Lambda-CDM), que propõe um Universo composto de 5% de átomos ou matéria comum, 27% de matéria escura (composta de partículas, ainda detectado, que fornecem atração gravitacional adicional para que as galáxias possam se formar e aglomerados de galáxias sejam mantidos juntos) e 68% de energia escura, que é responsável por acelerar a expansão do Universo.

"Em particular, essas medições do universo primordial focam na luz mais distante que pode ser observada:a radiação cósmica de fundo, produzido quando o Universo tinha apenas 380, 000 anos de idade, na chamada era de recombinação (onde prótons se recombinavam com elétrons para formar átomos), "diz Licia Verde.

O pesquisador destaca um fato relevante:“Existem maneiras muito diferentes e independentes (com instrumentos e ferramentas científicas totalmente diferentes) de medir o H0 com base no Universo primitivo, e o mesmo vale para o Universo tardio. O que é interessante é que todas as medidas de um tipo estão em mútuo acordo umas com as outras, com uma precisão requintada de 1 ou 2%, como são os do outro tipo, com a mesma grande precisão; mas quando comparamos as medidas de uma classe com as da outra, surge a discrepância. "

"Parece uma pequena diferença, apenas 7%, mas é significativo considerando que estamos falando de precisões de 1 ou 2% no valor da constante de Hubble, "como enfatizado por Licia Verde, que brinca:"É como tentar enfiar uma 'agulha cósmica' onde seu orifício é o valor H0 medido hoje e a linha é trazida pelo modelo do Universo mais distante que podemos observar:a radiação cósmica de fundo."

Além disso, ela aponta algumas das consequências da discrepância:"Quanto menor for o H0, quanto mais velho é o Universo. Sua idade atual é calculada em cerca de 13,8 bilhões de anos, considerando que a constante de Hubble é 67 ou 68 km / s / Mpc; mas se seu valor fosse 74 km / s / Mpc, nosso universo seria mais jovem:teria aproximadamente 12,8 bilhões de anos. "

Modificando o modelo no início do Universo

Os autores apontam em seu estudo que esta anomalia parece não depender do instrumento ou método utilizado para medir, ou em equipamento humano ou fontes. "Se não houver erros nos dados ou medições, pode ser um problema com o modelo? ”, questiona a pesquisadora.

"Afinal, os valores H0 da classe do Universo primordial são baseados no modelo cosmológico padrão, que está muito bem estabelecido, muito bem sucedido, mas que podemos tentar mudar um pouco para resolver a discrepância, "diz o especialista." No entanto, não podemos mexer nas características do modelo que funcionam muito bem ”.

Se os dados continuarem a confirmar o problema, os físicos teóricos parecem concordar que a rota mais promissora para resolvê-lo é modificar o modelo pouco antes de a luz observada no fundo de micro-ondas cósmico ser formada, ou seja, logo antes da recombinação (na qual já havia 63% de matéria escura, 15% fótons, 10% de neutrinos e 12% de átomos). Uma das ideias propostas é que, logo após o Big Bang, um episódio intenso de energia escura poderia ter ocorrido, expandindo o Universo mais rápido do que o calculado anteriormente.

"Embora ainda seja altamente especulativo, com este modelo ajustado, o valor H0 obtido com medições baseadas no Universo primordial pode coincidir com medições locais, "observa Licia Verde, que conclui:"Não vai ser fácil, mas, desta forma, poderíamos enfiar a linha na agulha cósmica sem quebrar o que funciona bem no modelo. "