Estamos em um buraco no Universo? A possível explicação de um problema na Astronomia
Pesquisadores buscam explicação para um problema chamado de tensão de Hubble. Esse é um problema que deixa a pergunta: qual a taxa de expansão do Universo? sem resposta.
O Universo está se expandindo aceleradamente. Quando observamos galáxias muito distantes percebemos que elas se afastam de nós aceleradamente. A primeira pessoa a perceber isso foi o astrônomo Edwin Hubble na década de 20. Hubble introduziu com observações que o Universo se expandia.
Décadas de observações confirmaram o que Hubble havia observado. Na década de 90, o telescópio Hubble - nomeado por causa do astrônomo - foi lançado com o objetivo principal de responder a pergunta: qual é a taxa de expansão do Universo? Ou quanto ele está se expandindo?
Essa é uma pergunta que até hoje traz discussões dentro do campo da Astronomia. Isso porque cada medida dá um resultado ligeiramente diferente que pode ter consequências diferentes. Um novo estudo argumenta que esses resultados diferem porque estamos dentro de um vazio no Universo com baixa densidade de galáxias.
Universo está se expandindo
A primeira observação que galáxias mais distantes de nós se afastam mais rapidamente veio com o trabalho de Edwin Hubble. Isso significava que não só o Universo estava se expandindo como se expandindo de forma acelerada. Uma descoberta para os astrônomos da época que ainda lidavam com o fato de outras galáxias existirem.
A primeira estimativa da constante de Hubble foi feita pelo próprio Edwin Hubble que chegou a um valor de 500 km/s por megaparsec. Hoje em dia, o valor está próximo de 70 km/s por megaparsec apesar das divergências de diferentes ferramentas de observação.
Por que o Universo se expande?
Antes da pergunta quanto o Universo se expande, é mais comum nos perguntarmos o porquê ele se expande. E isso está nas costas de um conceito chamado energia escura. A energia escura seria uma componente do Universo que tem como efeito a expansão que observamos.
O que é a energia escura ainda permanece um mistério. Até hoje só conseguimos observar os efeitos que ela causa e a forma como ela atua contra a interação gravitacional que domina em menores escalas. Muitos físicos e astrônomos buscam responder a pergunta do que é energia escura.
Importante ressaltar que energia escura e matéria escura se tratam de duas componentes diferentes e não são relacionadas a princípio. Enquanto uma atua em menores escalas através da interação gravitacional (matéria escura) a outra tem uma atuação em escalas cosmológicas e um efeito oposto ao da interação gravitacional (energia escura).
O problema da tensão de Hubble
A ideia de medir a constante de Hubble parece ser simples: basta calcular quanto as galáxias se afastam e medir. Porém, a realidade é um pouco mais complicada. Há diferentes métodos para calcular a velocidade e distância das galáxias desde o uso da luminosidade de supernovas até uso de redshift e a radiação cósmica de fundo.
Além disso, algumas medidas mostram que o Universo parece estar se expandindo mais rápido próximo de nós, o que não é verdade. Isso levanta um problema chamado problema da tensão de Hubble ou crise da tensão de Hubble.
Estamos em um vazio do Universo
Um grupo de pesquisadores da Universidade de Bonn na Alemanha propôs uma ideia interessante para explicar a tensão de Hubble. O grupo argumenta que os erros nas medidas estão associados com a nossa posição no Universo porque estamos em uma região de densidade baixa, em outras palavras, estamos mais sozinhos do que pensávamos.
A pesquisa utilizou observações de grupos de galáxias localizados a 600 milhões de anos-luz de nós. Essas galáxias estão se afastando mais rápido do que o esperado pelo modelo cosmológico significando que algo a mais estaria puxando elas.
A rede cósmica do Universo
A rede cósmica do Universo parece uma teia de aranha onde as galáxias tendem a ser atraídas por regiões com outras galáxias através da interação gravitacional. Isso forma uma rede com filamentos com uma densidade alta de galáxias e vazios com densidade muito baixa.
A ideia do trabalho é que nós estamos localizados próximos a um desses vazios e quando olhamos para grupos próximos a nós estamos vendo eles serem atraídos por esses filamentos. Isso faria com que a interação gravitacional puxasse essas galáxias para os filamentos afastando-as de nós que estamos fora do alcance.
Qual a taxa de expansão?
O estudo argumenta que as próximas observações devem ser feitas com essa possibilidade em mente. Adicionar o efeito de que galáxias próximas estejam sendo puxadas por outras galáxias e isso afetando o resultado.
Além disso, o grupo também argumenta a favor da MOND que é uma teoria modificada da gravidade e que deveria ser considerada nas futuras análises também.