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Bolha cósmica gigante pode ser a resposta para mistério que desafia a astronomia

Daniele Cavalcante

É possível que estejamos dentro de uma grande bolha dentro do cosmos, de acordo com um pesquisador que tenta esclarecer os mistérios da constante de Hubble, um número que indica a velocidade atual da expansão do universo. E pode ser que nossa bolha - que teria um diâmetro de até 250 milhões de anos-luz - não seja a única, mas apenas uma de muitas bolhas cósmicas espalhadas por aí.

Não é uma novidade para os astrônomos que o universo está em constante expansão, mas ainda é um desafio saber com que velocidade as coisas estão se afastando uma da outra. Existem diferentes abordagens para calcular a taxa de expansão, todas bastante precisas na teoria, mas cada uma apresenta diferentes resultados.

Por exemplo, cientistas da ESA (a agência espacial europeia) usaram dados do telescópio espacial Planck e estimaram que a taxa hoje seja de 67,4 km/s para 1 megaparsec. Já cálculos usando as estrelas pulsantes Cefeidas sugerem que o valor é de 73.4 km/s para 1 megaparsec. E essas não são as únicas abordagens teoricamente eficazes com resultados diferentes. Então, fica a pergunta: o que está acontecendo?

Até agora, os cientistas têm buscado novos métodos que ofereça o resultado definitivo, mas talvez a resposta não esteja nos diferentes números obtidos, e sim na compreensão do que cada um deles está nos dizendo.

O gráfico ilustra como o universo está se expandindo em velocidade cada vez maior. A expansão do tecido do espaço-tempo faz com que objetos visíveis, como galáxias e aglomerados, se afastem uns dos outros.

Lucas Lombriser, físico teórico da Universidade de Genebra, sugere que talvez estejamos vivendo em uma "bolha Hubble" local, uma área gigantesca no espaço que é comparativamente menos densa que o resto do universo. Essa hipótese não é nova - está entre nós há mais de duas décadas. Lombriser se baseou em pesquisas anteriores, delimitando as possíveis dimensões e características dessa suposta bolha, em um artigo para tentar responder o mistério da Constante de Hubble.

Em outras palavras, a diferença entre os resultados das medições de velocidade da expansão pode ser o resultado de não se considerar a densidade da região onde estamos localizados no universo em relação à densidade média da matéria no cosmos. "Sabemos que o universo próximo é altamente não homogêneo", explicou Lombriser. "As densidades de partículas no solo, na atmosfera ou no espaço entre a Terra e a Lua/Sol são muito diferentes".

Isso não se limita às densidades do Sistema Solar. Em escalas muito maiores, como o espaço intergalático, essas variações ainda podem ocorrer. Em seu novo artigo, Lombriser propõe que a Terra pode estar em uma região relativamente “vazia”, ou seja, de baixa densidade, que se estende ao longo de um raio de aproximadamente 125 milhões de anos-luz, ou um diâmetro total de 250 milhões de anos-luz.

Lombriser ainda alega que não é preciso nada especial para a formação de tais bolhas sub-densas. "Tais regiões são relativamente frequentes no cosmos na teoria cosmológica padrão", afirma. Se a nossa bolha local, por exemplo, tiver cerca da metade da matéria que existe na média cósmica, talvez seja por isso que continuamos obtendo resultados diferentes para a constante de Hubble.

Simulação de uma onda gravitacional.

Alguns cientistas calcularam as distâncias das supernovas para estimar a taxa de expansão do universo, mas se a ideia de Lombriser estiver correta, os resultados dessa abordagem podem ficar ligeiramente distorcidos se não for considerada a quantidade de matéria em nossa vizinhança. Como o valor fornecido pelo satélite Planck é baseado em observações da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, uma fonte de radiação muitíssimo antiga, essa medição deve fornecer um resultado mais confiável.

Tudo isso, no entanto, é apenas uma hipótese. Para colocá-la à prova, serão necessários modelos e observações para determinar se distribuições desiguais de matéria em todo o universo podem explicar as discrepâncias entre as diferentes taxas de expansão encontradas até agora. Lombriser espera que novos campos, como a astronomia das ondas gravitacionais, que mede ondulações no tecido do espaço-tempo, possam ajudar a resolver o problema.

Uma onda gravitacional, criada por uma colisão de estrelas de nêutrons, foi detectada em 8 de agosto de 2017. Os cientistas rastrearam o sinal dela em volta a uma galáxia chamada NGC 4993, juntamente com a luz do fenômeno. "Isso nos permitiu saber não apenas a distância do evento, mas também o desvio para o vermelho, o que significa que podemos usá-lo como uma 'sirene padrão' que mede a taxa de expansão do cosmos", disse Lombriser.

Até agora, esse evento, conhecido como GW170817, é a nossa única “sirene padrão”, “A galáxia NGC 4993 está em nossa bolha local, portanto, a taxa de expansão deve concordar com a medição local, e não com a global”, explica. Em outras palavras, as ondas gravitacionais que acontecem dentro do raio de 125 milhões de anos-luz vão nos fornecer uma constante de Hubble semelhante à que obtemos a partir de supernovas.

Resolver as discrepâncias nos resultados é essencial para entender as forças por trás da expansão cada vez mais rápida do universo. "Com mais eventos de ondas gravitacionais, devemos ser capazes de reduzir essa incerteza e obter uma melhor medição de nossa densidade local", disse Lombriser.


Fonte: Canaltech

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