Na década de 1920, Edwin Hubble e Georges Lemaitre fizeram uma descoberta surpreendente que mudou para sempre a nossa percepção do Universo. Ao observar galáxias além da Via Láctea e medir os seus espectros, determinaram que o Universo estava em expansão. Na década de 1990, com a ajuda do telescópio espacial Hubble, os cientistas obtiveram as imagens mais profundas do Universo até à data e fizeram outra descoberta surpreendente: a taxa de expansão está a acelerar! Este parâmetro, denotado por Lambda, é parte integrante do modelo aceito de cosmologia, conhecido como Lambda Matéria Escura Fria (LCDM) modelo.
Desde então, as tentativas de medir distâncias produziram uma discrepância conhecida como “Tensão Hubble.” Embora se esperasse que o Telescópio Espacial James Webb (JWST) resolveria esta “crise na cosmologia”, as suas observações apenas aprofundaram o mistério. Isto levou a várias propostas de resolução, incluindo a ideia de que houve uma “Energia Escura Primitiva” logo após o Big Bang. Num artigo recente, uma equipa internacional de astrofísicos propôs uma nova solução baseada numa teoria alternativa da gravidade que afirma que a nossa galáxia está no centro de uma “subdensidade”.
O estudo foi liderado por Sérgio Mazurenko, estudante de graduação em física na Universidade de Bonn. Ele foi acompanhado por Indranil Banikpesquisador do Aliança de Física das Universidades Escocesase na Universidade de Saint Andrews; Pavel Kroupaprofessor astrofísico com O Grupo de Pesquisa de Populações Estelares e Dinâmica na Universidade de Bonn e no Instituto Astronômico da Charles Universitye Moritz Haslbauer, Ph.D. estudante na Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR). O artigo que descreve suas descobertas apareceu recentemente no Avisos mensais da Royal Astronomical Society (MNRAS).
Simplificando, a expansão do Universo faz com que as galáxias e estruturas de grande escala no Universo se afastem cada vez mais umas das outras. A velocidade com que eles recuam é proporcional à distância entre eles, onde aumentos na distância levam a um aumento duplo na velocidade. Portanto, medir a taxa de expansão requer medições precisas de distância, o que requer uma constante pela qual essas distâncias possam ser multiplicadas – Constante de Hubble-Lemaitre. Existem várias maneiras pelas quais essa constante pode ser medida, o que inclui medições de distância da Fundo Cósmico de Microondas (CMB).
Estas medições produzem uma estimativa de cerca de 244.000 km/h por megaparsec (Mpc), ou cerca de 269 km/s por ano-luz. Outras maneiras de medir distâncias incluem o uso de “velas padrão” no Universo local. No entanto, quando os astrónomos aplicam estas medições, obtêm um valor constante de cerca de 264.000 km/h por Mpc – daí a “Tensão de Hubble”. Como o Prof. Kroupa explicou em um recente estudo da Universidade de Bonn Comunicado de imprensa:
“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. 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. E esse não deveria ser o caso.”
No entanto, observações recentes sobre as densidades locais de matéria no nosso Universo podem ajudar a resolver este problema. De acordo com o Dr. Kroupa e os seus colegas, a nossa galáxia pode residir numa cavidade espacial onde a densidade da matéria é inferior à da matéria circundante. As forças gravitacionais que emanam da matéria circundante são responsáveis por puxar as galáxias dentro da cavidade em direção às bordas. “É por isso que eles estão se afastando de nós mais rápido do que seria realmente esperado”, disse o co-autor Dr. Indranil Banik, da Universidade de St. Andrews. “Os desvios poderiam, portanto, ser simplesmente explicados por uma “subdensidade” local.
Crédito: NASA
Da mesma forma, eles caracterizam essas interações gravitacionais usando uma teoria alternativa da gravidade conhecida como Dinâmica Newtoniana Modificada (MOND). No modelo LCDM padrão, a distribuição da matéria em todo o Universo é homogênea e isotrópica (distribuída uniformemente), e não deveriam existir subdensidades. Disse Kroupa:
“O modelo padrão é baseado numa teoria da natureza da gravidade apresentada por Albert Einstein. No entanto, as forças gravitacionais podem comportar-se de forma diferente do que Einstein esperava. Nos nossos cálculos, no entanto, a MOND prevê com precisão a existência de tais bolhas.”
Esta resolução proposta é apoiada por medições recentes realizadas por outra equipa de investigação da velocidade média de um grupo de galáxias localizado a 600 milhões de anos-luz de distância. De acordo com os resultados da equipa, estas galáxias estão a afastar-se da Via Láctea quatro vezes mais rápido do que o modelo padrão da cosmologia permite. Isto destaca um dos aspectos mais atraentes do MOND: ele elimina totalmente a Tensão Hubble. Em vez de duas constantes, haveria apenas uma para medir a expansão do Universo, e os desvios observados são devidos a irregularidades na distribuição da matéria.
Mas é claro que o MOND também sofre com a sua quota-parte de questões que o impediram de se tornar o modelo padrão da cosmologia. Infelizmente, tudo o que os astrônomos podem fazer agora é continuar a estudar o Universo com maior profundidade e detalhe, na esperança de que observações futuras ajudem a resolver a Tensão de Hubble e outros mistérios cosmológicos.
Leitura adicional: Universidade de Bona
