Nova análise reforça a tensão de Hubble no Universo local, segundo o STScI

Um novo levantamento concluiu que o Universo local está a expandir-se mais depressa do que o valor previsto a partir do Universo primordial, reforçando um desajuste que já dura anos entre as duas formas de medição.

Com uma incerteza agora menor, esse intervalo persistente torna mais difícil sustentar que se trata apenas de ruído estatístico - e fortalece a hipótese de que falta algo essencial nos modelos cosmológicos actuais.

Um resultado continua a prevalecer

Ao combinar observações de uma rede de estrelas próximas, galáxias anfitriãs de supernovas e outras galáxias, a taxa de expansão mantém-se praticamente inalterada mesmo quando diferentes caminhos de medição chegam ao mesmo destino.

Ao ligar essas peças, Stefano Casertano, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial (STScI), conectou directamente vários marcadores de distância independentes a uma taxa medida com precisão de 45,7 milhas por segundo a cada 3,26 milhões de anos-luz (aproximadamente 73,5 km/s por megaparsec).

Quando classes inteiras de medições são removidas, o número muda apenas de forma modesta, o que indica que nenhum método isolado está a ditar o resultado.

Essa consistência reduz o leque de explicações plausíveis e aponta para causas mais profundas por trás da discrepância ainda sem solução.

Por que este número - a constante de Hubble - importa

No centro da discussão está a constante de Hubble, o parâmetro que descreve a rapidez com que o espaço se estica à medida que a distância aumenta.

As medições no Universo local situam a expansão em torno de 45,7 milhas por segundo a cada 3,26 milhões de anos-luz (cerca de 73,5 km/s por megaparsec), acima do que se obtém a partir de previsões baseadas no Universo primordial.

Já as medições ancoradas no Universo primordial apontam para uma expansão mais lenta, perto de 41,6 milhas por segundo na mesma escala (aproximadamente 66,9 km/s por megaparsec).

Como esses dois valores não convergem, astrónomos chamam esse impasse de tensão de Hubble - um choque entre resultados “tardios” (locais) e “iniciais” (do Universo jovem).

Construindo vários caminhos

Em vez de depender de uma única cadeia de medições, a equipa interligou percursos que começam no nosso entorno e avançam para distâncias cada vez maiores.

Cefeidas, estrelas gigantes vermelhas, supernovas e métodos baseados em galáxias foram usados para se verificarem mutuamente; assim, a informação partilhada reforça o resultado em vez de mascarar eventuais incoerências.

“Isso não é apenas um novo valor da constante de Hubble; é uma estrutura construída pela comunidade que reúne, de forma transparente e acessível, décadas de medições de distância independentes”, escreveu a Colaboração Rede de Distâncias H0, a equipa internacional por trás do estudo.

Essa arquitectura é crucial porque, se um dos caminhos estivesse errado, deveria puxar o conjunto com muito mais força do que se observou.

Por que as estrelas ajudam

Entre os marcadores mais úteis estão as estrelas pulsantes chamadas Cefeidas, cujo ritmo de variação permite inferir o seu brilho real.

Quando os astrónomos sabem quão brilhante uma Cefeida deve ser, podem comparar esse valor com o brilho aparente e daí obter a distância.

As gigantes vermelhas acrescentaram outro degrau, porque num estágio tardio da sua evolução ocorre um aumento de brilho que atinge quase sempre a mesma luminosidade.

Ao combinar os dois indicadores estelares, diminui-se a probabilidade de que uma única população, um único telescópio ou uma regra de calibração esteja a distorcer tudo.

Como as supernovas alcançam distâncias maiores

Muito além dessas estrelas, os astrónomos recorreram às supernovas do Tipo Ia, explosões de anãs brancas com brilho máximo relativamente consistente.

A luminosidade dessas explosões foi calibrada em galáxias mais próximas cujas distâncias já eram conhecidas por meio das estrelas, permitindo que as supernovas transportassem essa escala para mais longe.

Por serem extremamente brilhantes, elas sondam regiões em que a expansão cósmica domina sobre movimentos menores do espaço local.

Métodos baseados em galáxias também chegaram a distâncias semelhantes - e a simples troca desses métodos quase não alterou o resultado.

O que as verificações revelaram

Foram realizados centenas de testes para avaliar se a ausência de um método, uma galáxia-âncora ou um único telescópio poderia arrastar a resposta para outra direcção.

Ao excluir as Cefeidas, a incerteza aumentou, mas a maioria das versões continuou agrupada em torno do mesmo valor central.

Retirar observações do Telescópio Espacial Hubble ampliou o erro mais do que remover dados do Webb, mas em nenhum dos casos o resultado se afastou do padrão de referência.

Esse comportamento torna mais difícil tratar a divergência como um efeito casual de um instrumento específico ou de um método “preferido”.

Por que um erro simples não explica

Mesmo trajectos separados dentro do conjunto de dados terminaram em respostas compatíveis, apesar de usarem âncoras, rastreadores e etapas de calibração diferentes.

Os resultados enfraquecem a ideia de que a tensão de Hubble possa ser atribuída a um único erro negligenciado na medição de distâncias locais.

Para apagar a diferença agora, várias ferramentas independentes teriam de estar a errar simultaneamente na mesma direcção.

Em princípio isso ainda pode acontecer, mas o caminho para essa explicação ficou bem mais estreito do que era antes.

O que a física pode ter de mudar

Se as medições estiverem correctas, então o problema pode estar no modelo usado para traduzir a luz antiga em parâmetros do Universo de hoje.

Esse modelo inclui matéria comum, matéria escura, gravidade e energia escura - a influência desconhecida associada à aceleração cósmica.

Uma partícula em falta, uma mudança no comportamento da energia escura ou um ajuste na gravidade poderiam alterar a previsão do Universo primordial.

Nenhuma dessas ideias venceu até agora, mas o argumento para olhar além de pressupostos “arrumados” ficou mais forte.

Próximos passos exigem novas ferramentas

Como a equipa disponibilizou software e dados, outros grupos - do STScI e de outras instituições - podem usar a mesma estrutura sem ter de reconstruir tudo do zero.

O Webb, grandes telescópios em terra e levantamentos futuros poderão levar marcadores estelares a distâncias maiores e apertar as verificações cruzadas.

Âncoras geométricas adicionais seriam especialmente valiosas, porque definem a escala absoluta antes de qualquer “escada” ou rede se estender para fora.

Cada novo caminho voltará a testar a mesma discordância, e é essa pressão repetida que faz a história avançar.

O que se desenha é um Universo local mais rápido, medido por diversas rotas que continuam a confirmar umas às outras.

Se a solução vai exigir nova física ou uma revisão mais subtil de suposições antigas, o desajuste tornou-se mais difícil de ignorar.