Uma nova explicação possível para a tensão do Hubble

A expansão do universo faz com que as galáxias se afastem umas das outras. A velocidade com que fazem isso é proporcional à distância entre eles. 

 A imagem mostra a distribuição da matéria no espaço - (azul; os pontos amarelos representam galáxias individuais). A Via Láctea (verde) fica em uma área com pouca matéria. As galáxias na bolha se movem na direção das densidades de matéria mais altas (setas vermelhas). O universo, portanto, parece estar se expandindo mais rapidamente dentro da bolha.

Por exemplo, se a galáxia A está duas vezes mais longe da Terra que a galáxia B, a sua distância de nós também aumenta duas vezes mais rapidamente. O astrónomo norte-americano Edwin Hubble foi um dos primeiros a reconhecer esta ligação. 

Para calcular a rapidez com que duas galáxias se afastam uma da outra, é necessário saber a que distância elas estão. No entanto, isto também requer uma constante pela qual esta distância deve ser multiplicada. Esta é a chamada constante de Hubble-Lemaitre, um parâmetro fundamental na cosmologia. 

O seu valor pode ser determinado, por exemplo, observando regiões muito distantes do universo. Isso dá uma velocidade de quase 244.000 quilômetros por hora por megaparsec de distância (um megaparsec equivale a pouco mais de três milhões de anos-luz).

“Mas você também pode observar corpos celestes que estão muito mais próximos de nós – as chamadas supernovas de categoria 1a, que são um certo tipo de estrela em explosão”, explica o Prof. Pavel Kroupa, do Instituto Helmholtz de Radiação e Física Nuclear em a Universidade de Bonn. 

É possível determinar a distância de uma supernova 1a à Terra com muita precisão. Sabemos também que os objetos brilhantes mudam de cor quando se afastam de nós – e quanto mais rápido se movem, mais forte é a mudança. Isto é semelhante a uma ambulância, cuja sirene soa mais grave à medida que se afasta de nós.

Se calcularmos agora a velocidade das supernovas 1a a partir da sua mudança de cor e correlacionarmos isto com a sua distância, chegaremos a um valor diferente para a constante de Hubble-Lemaitre – nomeadamente pouco menos de 264.000 quilómetros por hora por megaparsec de distância. 

“O Universo parece, portanto, estar a expandir-se mais rapidamente na nossa vizinhança – isto é, até uma distância de cerca de três mil milhões de anos-luz – do que na sua totalidade”, diz Kroupa. “E esse não deveria ser o caso.”

No entanto, recentemente houve uma observação que poderia explicar isso. De acordo com isto, a Terra está localizada numa região do espaço onde há relativamente pouca matéria – comparável a uma bolha de ar num bolo. A densidade da matéria é maior ao redor da bolha. As forças gravitacionais emanam desta matéria circundante, que puxa as galáxias na bolha em direção às bordas da cavidade. 

“É por isso que eles estão se afastando de nós mais rápido do que seria realmente esperado”, explica o Dr. Indranil Banik, da Universidade de St. Andrews. Os desvios poderiam, portanto, ser simplesmente explicados por uma “subdensidade” local.

Na verdade, outro grupo de investigação mediu recentemente a velocidade média de um grande número de galáxias que estão a 600 milhões de anos-luz de distância de nós. 

“Descobriu-se que estas galáxias estão a afastar-se de nós quatro vezes mais rápido do que o modelo padrão da cosmologia permite”, explica Sergij Mazurenko, do grupo de investigação de Kroupa, que esteve envolvido no presente estudo.

Fonte: uni-bonn.de