Estará a Via Láctea dentro de um enorme vazio? O "som do Big Bang" dá a entender que sim

Astrónomos afirmam que a Terra e toda a nossa Via Láctea podem estar situadas no interior de um misterioso vazio gigante que faz com que o cosmos se expanda mais rapidamente aqui do que nas regiões vizinhas do Universo. A sua teoria é uma solução potencial para a "tensão de Hubble" e pode ajudar a confirmar a verdadeira idade do nosso Universo, que se estima ter cerca de 13,8 mil milhões de anos.

Se estivermos localizados numa região com densidade abaixo da média, como o ponto verde, então a matéria fluiria para longe de nós devido à gravidade mais forte das regiões mais densas circundantes, como mostram as setas vermelhas. Crédito: Moritz Haslbauer e Zarija Lukic 

A investigação mais recente - partilhada no NAM (National Astronomy Meeting) da Real Sociedade Astronómica, em Durham, Inglaterra - mostra que as ondas "sonoras" do Universo primitivo, "essencialmente o som do Big Bang", apoiam esta ideia.

A constante de Hubble foi proposta pela primeira vez por Edwin Hubble em 1929 para exprimir o ritmo de expansão do Universo. Pode ser medida observando a distância dos objetos celestes e a rapidez com que se afastam de nós. O obstáculo, no entanto, é que a extrapolação das medições do Universo distante e primitivo para os dias de hoje, utilizando o modelo cosmológico padrão, prevê um ritmo de expansão mais lento do que as medições do Universo próximo e mais recente. Esta é a tensão de Hubble.

"Uma solução potencial para esta inconsistência é o facto de a nossa Galáxia estar próxima do centro de um grande vazio local", explicou o Dr. Indranil Banik, da Universidade de Portsmouth. "Isso faria com que a matéria fosse puxada pela gravidade para o exterior de maior densidade do vazio, levando a que o vazio se esvaziasse com o tempo.

"Como o vazio está a ser esvaziado, a velocidade dos objetos que se afastam de nós seria maior do que se o vazio não existisse. Isto dá, portanto, a aparência de um ritmo de expansão local mais rápido". E acrescentou: "A tensão de Hubble é, em grande parte, um fenómeno local, com poucos indícios de que o ritmo de expansão esteja em desacordo com as expetativas da cosmologia padrão mais recuada no tempo. Por isso, uma solução local, como um vazio, é uma forma promissora de resolver o problema".

Para a ideia ter suporte, a Terra e o nosso Sistema Solar teriam de estar perto do centro de um vazio com cerca de mil milhões de anos-luz de raio e com uma densidade cerca de 20% inferior à média do Universo como um todo. A contagem direta das galáxias apoia esta teoria, porque a densidade numérica no nosso Universo local é menor do que nas regiões vizinhas.

 As OABs (oscilações acústicas bariónicas) - o "som do Big Bang" - apoiam a ideia de um vazio local. Crédito: Gabriela Secara, Instituto Perimeter

No entanto, a existência de um vazio tão grande e profundo é controversa porque não se coaduna particularmente bem com o modelo padrão da cosmologia, que sugere que a matéria atual deveria estar distribuída de forma mais uniforme em escalas tão grandes.

Apesar disso, os novos dados apresentados pelo Dr. Banik no NAM 2025 mostram que as OABs (oscilações acústicas bariónicas) - o "som do Big Bang" - apoiam a ideia de um vazio local. "Estas ondas sonoras viajaram apenas durante um curto período de tempo antes de ficarem congeladas quando o Universo arrefeceu o suficiente para a formação de átomos neutros", explicou.

"Funcionam como uma régua padrão, cujo tamanho angular podemos usar para rastrear a história da expansão cósmica. Um vazio local distorce ligeiramente a relação entre a escala angular das OABs e o desvio para o vermelho, porque as velocidades induzidas por um vazio local e o seu efeito gravitacional aumentam ligeiramente o desvio para o vermelho, para além do que se deve à expansão cósmica.

"Ao considerar todas as medições OAB disponíveis dos últimos 20 anos, mostrámos que um modelo de vazio é cerca de cem milhões de vezes mais provável do que um modelo sem vazio com parâmetros concebidos para se ajustarem às observações CMB feitas pelo satélite Planck, a chamada cosmologia homogénea de Planck".

O próximo passo dos investigadores é comparar o seu modelo de vazio local com outros métodos para estimar a história da expansão do Universo, como os cronómetros cósmicos.

Isto envolve a observação de galáxias que já não estão a formar estrelas. Ao observar os seus espetros, ou luz, é possível descobrir que tipos de estrelas têm e em que proporção. Uma vez que as estrelas mais massivas têm vidas mais curtas, estão ausentes nas galáxias mais antigas, o que permite estabelecer a idade de uma galáxia.

Os astrónomos podem então combinar esta idade com o desvio para o vermelho da galáxia - o quanto o comprimento de onda da sua luz foi esticado - o que nos diz o quanto o Universo se expandiu enquanto a luz da galáxia viajava na nossa direção. Isto permite-nos conhecer a história da expansão do Universo.

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