Astrônomos mapeiam a influência da matéria escura e da energia escura no universo medindo mais de 1.500 supernovas

Visão artística de uma explosão de supernova. Crédito: NASA

Em 2011, o Prêmio Nobel de Física foi concedido a Perlmutter, Schmidt e Reiss por sua descoberta de que o universo não está apenas se expandindo, está acelerando. O trabalho apoiou a ideia de um universo cheio de energia escura e matéria escura, e foi baseado em observações de supernovas distantes. 

Particularmente, supernovas tipo Ia, que têm curvas de luz consistentes que podemos usar como velas padrão para medir distâncias cósmicas. Agora, um novo estudo com mais de 1.500 supernovas confirma a energia escura e a matéria escura, mas também levanta questões sobre nossos modelos cosmológicos. 

O estudo é baseado em conjuntos de dados conhecidos como Pantheon+ e SH0ES. Contém 1.701 medições de curvas leves de 1.550 supernovas tipo Ia que abrangem duas décadas de observações e um período cósmico de 10 bilhões de anos. É o levantamento mais abrangente das medições de supernovas de energia escura já feitas. O conjunto de dados abrange a transição do universo primitivo, que era dominado pela matéria escura, para o universo moderno dominado pela energia escura. 

Assim, confirma os efeitos de ambos. O conjunto de dados é tão detalhado que também nos dá uma medida do parâmetro Hubble para uma precisão de cinco sigmas, o que exclui erros sistemáticos em nossas medições. Com base nesses dados, sabemos que vivemos em um universo que tem cerca de dois terços de energia escura e um terço de matéria e matéria escura. 

Mas é aqui que as coisas ficam estranhas. Ao longo dos anos, medimos os efeitos da energia escura e da matéria escura de várias maneiras. Além das observações de supernovas, também vemos os efeitos das flutuações no fundo cósmico, o agrupamento de galáxias ao longo do tempo, ondas gravitacionais e até mesmo a luz laser de micro-ondas. 

Todos contam uma história semelhante de um universo dominado pela matéria escura e energia escura. Mas eles não contam exatamente a mesma história. Isso é mais claramente visto nas discrepâncias nos valores dos parâmetros do Hubble.

O parâmetro Hubble, ou constante do Hubble, é uma medida da taxa em que o universo está se expandindo. Desde 2001, sabemos que o parâmetro Hubble é de cerca de 64 a 80 (km/s)/Mpc, dando uma idade para o universo de algo entre 12,5 e 15,6 bilhões de anos. Naquela época, nossa incerteza do valor exato era muito grande. Desde então, nossas medições ficaram mais precisas, e o valor diminuiu para cerca de 70 (km/s)/Mpc, ou 14 bilhões de anos. 

O problema é que as medidas das supernovas dão um valor maior que 70, enquanto as medições de fundo cósmico dão um valor um pouco menor que 70. Essa discordância é conhecida como a tensão do Hubble, e esperava-se que melhores observações resolvessem a questão. Este último estudo confirma que é real e não vai embora.

A equipe usou os dados do Pantheon+ para analisar dois resultados diferentes. A medida de supernova, Pantheon+ SH0ES, dá um parâmetro Hubble de 72 – 74 (km/s)/Mpc. A medida cósmica de fundo, Pantheon+ Planck, dá um parâmetro Hubble de 66 – 68 (km/s)/Mpc. Ambos são muito precisos, e eles se contradizem. O estudo confirma que a tensão do Hubble é real. Não é devido a nenhum erro de medição, e não podemos dizer que um ou outro está errado. 

Este estudo basicamente jogou a luva figurativa aos pés dos teóricos. Dado que nosso modelo de big bang, energia escura e universo da matéria escura está confirmado, como você resolve essa discordância em observações? A resposta curta é que não sabemos, mas será um mistério emocionante descobrir.

Fonte: universetoday.com