Lentes gravitacionais ajudam a medir expansão do Universo: mais rápida do que o esperado

Com a ajuda do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, um grupo internacional de astrónomos usou galáxias como lentes gravitacionais gigantes para fazer uma medição independente taxa de expansão do Universo. A taxa de expansão agora medida para o Universo local é compatível com medições anteriores. No entanto, essas medições estão em intrigante desacordo com as medições para o Universo primitivo, o que indica a existência de um problema fundamental no centro do nosso conhecimento do cosmos. A equipa publicou os seus resultados numa série de artigos na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A constante de Hubble – a taxa à qual o Universo se está a expandir – é uma das medidas fundamentais que descrevem o nosso Universo. Um grupo de astrónomos da colaboração H0LiCOW, liderado por Sherry Suyu (investigador associado ao Instituto Max Planck de Astrofísica na Alemanha, ao ASIAA em Taiwan e à Universidade Técnica de Munique), usou o Hubble e outros telescópios espaciais e terrestres para observar cinco galáxias com o objetivo de conseguir uma medição independente da constante de Hubble.

A nova medição é completamente independente, mas concorda de um modo excelente com outras medições da constante de Hubble no Universo local que usaram estrelas variáveis, Cefeidas, e também supernovas como pontos de referência.

No entanto, o valor medido por Suyu e a sua equipa e os valores medidos usando Cefeidas e supernovas são diferentes da medida feita pelo satélite Planck da ESA. Mas há uma distinção importante: o Planck mediu a constante de Hubble para o Universo primitivo observando a readição cósmica de fundo de micro-ondas.

Enquanto o valor para a constante de Hubble determinado pelo Planck se encaixa na compreensão atual do cosmos, os valores obtidos pelos diferentes grupos de astrónomos para o Universo local estão em desacordo com o modelo teórico do Universo atualmente aceite. “A taxa de expansão do Universo está agora a começar a ser medida de formas diferentes, com uma precisão tão elevada que as discrepâncias existentes podem apontar para uma nova física, para além do conhecimento que hoje temos do Universo,” explicou Suyu.

Os alvos deste estudo foram galáxias gigantes posicionadas entre a Terra e quasares (núcleos de galáxias incrivelmente luminosos) muito distantes. A luz dos quasares mais distantes é defletida em torno das enormes massas das galáxias como resultado do forte efeito de lente gravitacional. O fenómeno cria várias imagens do quasar de fundo, algumas distorcidas em arcos alongados.

Como as galáxias não produzem distorções perfeitamente esféricas no tecido do espaço e as galáxias lente e os quasares não estão totalmente alinhados, a luz das diferentes imagens do quasar de fundo segue caminhos com comprimentos ligeiramente diferentes. Ora o brilho dos quasares muda ao longo do tempo, pelo que os astrónomos podem ver as diferentes imagens brilhar em momentos diferentes, com os atrasos entre elas a depender do comprimento de cada caminho que a luz tomou. Esses atrasos estão diretamente relacionados com o valor da constante de Hubble. “O nosso método é a maneira mais simples e direta de medir a constante de Hubble, pois só usa a geometria e a Relatividade Geral, sem outros pressupostos,” explicou Frédéric Courbin, da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), Suíça, um dos autores.

Com as medidas precisas dos atrasos entre as várias imagens e usando modelos de computador a equipa conseguiu determinar a constante do Hubble com uma precisão impressionante de 3,8%. “A medida precisa da constante do Hubble é um dos prémios mais procurados da investigação cosmológica de hoje,” comentou Vivien Bonvin, da EPFL e membro da equipa.

Suyu acrescentou ainda: “A constante de Hubble é crucial para a astronomia moderna, pois pode ajudar-nos a confirmar se a nossa imagem do Universo – composto por energia escura, matéria escura e matéria normal – é a correta, ou se nos está a escapar algo fundamental.”

Fonte da notícia: RAS