Uma vez que descobrimos que o universo estava se expandindo. Depois disso, o próximo passo científico foi determinar a velocidade ou taxa dessa expansão. Mais de 80 anos se passaram, mas ainda não chegamos a um acordo sobre esse assunto. Olhando para as maiores escalas cósmicas e estudando os sinais mais antigos - o brilho posterior do Big Bang e as correlações em grande escala das galáxias - obtivemos um número: 67 km / s / Mpc.
Mas olhando para estrelas, galáxias, supernovas individuais e outros indicadores diretos, obtemos um número diferente: 74 km / s / Mpc. As incertezas são muito pequenas: ± 1 para o primeiro número e ± 2 para o segundo, e permanece uma chance estatística de menos de 0,1% de que esses números sejam reconciliados entre si. Essa contradição deveria ter sido resolvida há muito tempo, mas persiste desde que a expansão do universo foi descoberta.
Em 1923, Edwin Hubble usou o maior telescópio do mundo para procurar novas estrelas em outras galáxias. Provavelmente, não valeria a pena dizer "galáxias", porque então a humanidade não tinha certeza das espirais celestiais. Enquanto estudava a maior delas - M31, agora conhecida como Nebulosa de Andrômeda - ele viu a primeira, a segunda e a terceira. Mas o quarto apareceu no mesmo lugar que o primeiro, e isso era impossível, pois os novos levam séculos ou mais para recarregar. Seu novo apareceu em menos de uma semana. Excitado, Hubble riscou o primeiro "N" que escreveu e substituiu "VAR!" Ele percebeu que era uma estrela variável e, desde então, havia física de estrelas variáveis. O Hubble calculou a distância até Andrômeda. Ele mostrou que estava exatamente fora da Via Láctea e obviamente é uma galáxia. Foi o melhor avistamento de uma única estrela na história da astronomia.
LP original de Edwin Hubble revelando a natureza variável de uma estrela em Andrômeda
Hubble continuou seu trabalho observando estrelas variáveis em muitas galáxias espirais. Junto com suas linhas espectrais alteradas, ele começou a perceber que quanto mais longe está a galáxia, mais rápido ela se afasta de nós. Ele não apenas descobriu essa lei - conhecida como lei de Hubble - ele foi o primeiro a medir a taxa de expansão: o parâmetro de Hubble. O número que ele recebeu foi, no entanto, grande. Muito grande. Tão grande que, se fosse verdade, seguir-se-ia que o Big Bang aconteceu há apenas dois bilhões de anos. Obviamente, ninguém acreditaria nisso, já que temos evidências geológicas de que só a Terra tem mais de quatro bilhões de anos.
Imagem composta do hemisfério ocidental da Terra com mais de 4 bilhões de anos
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Em 1943, o astrônomo Walter Baade observou de perto estrelas variáveis fora da Via Láctea e notou algo incrivelmente importante: nem todas as cefeidas variáveis - o tipo que Hubble usou para determinar a expansão do universo - se comportam da mesma forma. Em vez disso, havia duas classes diferentes. E de repente descobriu-se que a constante de Hubble não era tão grande quanto Hubble havia decidido.
As medições de estrelas variáveis por Walter Baade em Andrômeda foram a evidência mais importante da existência de duas populações separadas de Cefeidas e permitiram que o parâmetro de Hubble fosse reduzido a um valor mais significativo
Em vez disso, o universo se expandiu mais lentamente, o que significa que demorou mais para atingir seu estado atual. Pela primeira vez, o Universo ultrapassou a Terra em idade, e isso era um bom sinal. Com o tempo, refinamentos adicionais aumentaram e o expoente de Hubble diminuiu gradualmente, enquanto a idade do universo continuou a aumentar. No final das contas, até mesmo a idade das estrelas mais antigas diminuiu com a idade do universo.
Como as estimativas do parâmetro Hubble mudaram ao longo do tempo
A história não termina aí. Você sabe por que o Telescópio Espacial Hubble recebeu esse nome? Não porque recebeu o nome de Edwin Hubble, que descobriu que o universo estava se expandindo. Em vez disso, porque sua missão principal era medir o parâmetro de Hubble, ou a taxa na qual o universo está se expandindo. Antes do lançamento do telescópio em 1990, havia dois campos defendendo universos completamente diferentes: um liderado por Allan Sandage e um universo com uma taxa de expansão de 50 km / s / Mpc e uma idade de 16 bilhões de anos; o outro está sob a liderança de Gerard de Vaucouleur e um universo com taxa de expansão de 100 km / s / Mpc e idade inferior a 10 bilhões de anos. Esses dois campos estavam convencidos de que os campos opostos estavam cometendo erros sistemáticos em suas medições e que não havia meio-termo. O principal objetivo científico do Telescópio Espacial Hubble era medir a taxa de expansão de uma vez por todas.
E ele conseguiu. 72 ± 8 km / s / Mpc foi o resultado final do projeto. Hoje, há ainda menos erros ou imprecisões, assim como a tensão entre os dois métodos diferentes. Se você olhar para o Universo nas escalas maiores, as flutuações da microonda cósmica de fundo e as oscilações acústicas dos bárions no agrupamento de galáxias, você obtém um número menor: 67 km / s / Mpc. Este não é o resultado mais favorável, mas valores mais altos são possíveis.
Se você olhar para as medidas diretas de estrelas individuais em nossa galáxia, e depois nas mesmas classes de estrelas em outras galáxias, e depois nas supernovas além disso, você obtém um valor mais alto: 74 km / s / Mpc. Mas um erro sistemático nas medições de estrelas próximas, mesmo um erro de vários por cento, poderia reduzir significativamente esse número até mesmo para o valor mais baixo proposto. Como a missão ESA Gaia continua a medir a paralaxe com precisão sem precedentes de um bilhão de estrelas em nossa galáxia, essa tensão pode se resolver sozinha.
Hoje conhecemos a taxa de expansão do Hubble com bastante precisão, e dois métodos diferentes de extração parecem fornecer valores conflitantes. Existem muitas dimensões diferentes acontecendo agora, cada campo tentando provar seu caso e encontrar os erros do outro. E se a história nos ensinou alguma coisa, podemos dizer que, em primeiro lugar, aprenderemos algo novo e interessante sobre a natureza do nosso Universo quando essa questão for resolvida e, em segundo lugar, essa disputa sobre a taxa de expansão claramente não último.
ILYA KHEL
