Há um problema com a taxa acelerada de expansão do universo. Mais especificamente, há um problema com a forma como medimos a taxa de aceleração da expansão do Universo, chamada Constante de Hubble. Temos dois métodos principais para medir a constante de Hubble e, não importa quantas vezes os apliquemos, eles sempre retornam resultados diferentes.
Isso levou alguns a sugerir que precisamos de uma nova física para explicar a discrepância. Mas o físico teórico Lucas Lombriser, da Universidade de Genebra, na Suíça, apresentou uma abordagem diferente.
De acordo com Lombriser, se a Via Láctea está flutuando em uma vasta cavidade de baixa densidade no espaço, isso poderia explicar por que as medições não coincidem. Ajustando nossas equações para explicar essa diferença de densidade, poderíamos reduzir significativamente a diferença de medida.
Mas antes de entrarmos nisso, precisamos explicar brevemente as duas medidas da Constante de Hubble.
O primeiro é baseado no fundo cósmico de microondas (CMB), o brilho fraco da radiação de fundo que permeia o Universo, que resta do Big Bang. O CMB foi mapeado de maneira bastante abrangente por várias pesquisas, portanto sabemos que possui regiões mais quentes e frias que correspondem a expansões e contrações da matéria no início do Universo.
Eles podem ser estudados para aprender sobre a história da expansão do Universo. Com base nessas informações, os cálculos da Constante Hubble geralmente retornam um resultado em torno de 67,4 quilômetros por segundo por megaparsec.
O outro método para chegar à Constante Hubble envolve medir as distâncias a objetos com brilho conhecido, como supernovas tipo Ia extremamente brilhantes e estrelas variáveis da Cefeida, um tipo de estrela que tem uma relação conhecida entre o brilho e as pulsações periódicas.
Conhecer seu brilho absoluto permite que os astrônomos calculem a distância desses objetos, porque o brilho diminui com a distância a uma taxa conhecida; portanto, às vezes nos referimos a objetos como velas padrão.
Este último método retorna uma taxa de expansão diferente daquela que obtemos ao observar o fundo cósmico de microondas. As supernovas do tipo Ia retornaram recentemente um resultado de 72,8 quilômetros por segundo por megaparsec. Variáveis cefeidas extragaláticas nas galáxias hospedeiras da supernova Ia deram um resultado ainda mais selvagem – 74,03 quilômetros por segundo por megaparsec.
“Esses dois valores continuaram se tornando mais precisos por muitos anos, mantendo-se diferentes um do outro”, disse Lombriser.
“Não demorou muito para provocar uma controvérsia científica e até despertar a esperança empolgante de que talvez estivéssemos lidando com uma ‘nova física'”.
Mas o modelo de vela padrão tem uma fraqueza. As equações para calcular a expansão do espaço assumem uma distribuição homogênea de massa por todo o Universo. Em grandes escalas, isso provavelmente é mais ou menos verdadeiro – mas em escalas menores, pode não ser.
E isso pode afetar o comportamento do espaço ao nosso redor. Como se nossa galáxia doméstica estiver em uma bolha de baixa densidade, a atração gravitacional da concha de maior densidade fora da bolha daria às galáxias um impulso de aceleração – fazendo com que parecessem se mover mais rapidamente do que a expansão do Universo sugeriria.
“Se estivéssemos em uma espécie de ‘bolha’ gigantesca”, disse Lombriser, “onde a densidade da matéria era significativamente menor que a densidade conhecida para todo o Universo, isso teria consequências nas distâncias das supernovas e, finalmente, na determinação a constante de Hubble.”
Esta não é a primeira vez que essa dinâmica foi proposta. Mas o que Lombriser fez é descrever matematicamente os parâmetros da bolha que resultariam no efeito observado.
Ele calculou que, se estivéssemos em uma bolha de espaço com cerca de 250 milhões de anos-luz de diâmetro, com menos da metade da densidade de massa do espaço ao seu redor, os cálculos padrão de Hubble Constant da vela seriam mais consistentes com o fundo cósmico de microondas Hubble Constant cálculos.
E sabemos que existem vazios de menor densidade, porque o Universo é um lugar estranhamente desajeitado. A Via Láctea fica bem no limite de uma. São pelo menos 150 milhões de anos-luz de diâmetro e talvez até 300 milhões de anos-luz.
Entretanto, antes que possamos anunciar que o mistério foi resolvido, precisamos ter em mente que outras pesquisas recentes descobriram que a estrutura local do Universo não tem efeito nas medições padrão de velas da Constante de Hubble.
Isso ainda não significa que precisamos de nova física. Mais pesquisas sugeriram que nossa compreensão das supernovas do tipo Ia é falha e que poderíamos estar calculando mal seu brilho. Outro estudo sugere que poderia ter havido outro tipo de energia escura que forneceu aceleração adicional no início do Universo.
Mas Lombriser acredita que sua teoria tem fundamento.
“A probabilidade de haver tal flutuação nessa escala é de uma em 20 a uma em cinco, o que significa que não é uma fantasia de um teórico”, disse ele.
“Existem muitas regiões como a nossa no vasto universo.”
A pesquisa foi publicada em Physics Letters B.
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