Precisão versus acurácia: a determinação da taxa de expansão cósmica

No ano de 1929, o astrônomo Edwin Hubble publicou um artigo científico com uma das mais profundas descobertas do século passado: a expansão do universo. Mais precisamente, utilizando observações de galáxias, ele descobriu que existe uma relação linear entre a velocidade de afastamento de uma galáxia em relação a nós e sua distância. Esta relação ficou conhecida como a lei de Hubble: v=H0d, onde H0 é a taxa atual de expansão, também chamada de constante de Hubble, em unidades de km/s/Mpc, sendo Mpc a unidade astronômica de megaparsec, que equivale a 3.260.000 anos-luz. Se você considera o valor desta constante em torno de 70 km/s/Mpc, isto significa que um outro observador a um Mpc de nós esta se afastando da Terra, hoje, com uma velocidade de 70 km/s.

A constante de Hubble é de extrema importância na cosmologia: ela escala o tamanho do universo e a sua idade, é fundamental para sabermos a massa dos neutrinos, a densidade crítica do universo, entre outras quantidades. A densidade crítica do universo é aquela que define se o universo tem curvatura aberta ou fechada, ou seja, se vai se expandir para sempre ou vai tornar a se colapsar novamente no futuro. Durante décadas, as determinações do valor da constante de Hubble oscilaram dentro do intervalo: 50 – 100 km/s/Mpc.

Em 2002, usando diversas técnicas observacionais com o telescópio espacial Hubble (HST), o grupo liderado pela astrônoma canadense Wendy Freedman publicou o melhor valor estimado até então: 72 km/s/Mpc, com um erro em torno de 10%, fornecendo uma idade cósmica em torno de 14 bilhões de anos. É muito importante esclarecer que a existência desta “idade” não significa que o universo teve um início, esta estimativa é, na verdade, o tempo transcorrido de hoje até o passado remoto, conhecido como Era de Planck, quando as leis física conhecidas atuais não são mais válidas.

 

Desde então, medidas mais precisas vem sendo realizadas e, bem recentemente, em 2016, o grupo liderado pelo astrônomo Adam Riess (Nobel em física de 2011) publicou a medida mais precisa da constante de Hubble. Usando centenas de observações de estrelas cefeidas e supernovas do tipo Ia em galáxias com o HST, o valor obtido foi de: 73,24 km/s/Mpc, com um erro total de apenas 2,4%. As medidas obtidas com o HST não dependem da adoção de um “modelo de mundo” (ou modelo cosmológico).

Entretanto, o grande problema da atualidade não é mais a precisão, mas a acurácia do valor encontrado, ou seja, se o valor, além de preciso, corresponde ao valor da natureza. Este fato decorre da forte inconsistência entre o valor encontrado por Adam Riess e o valor obtido pelas observações do satélite Planck em 2016 usando diversas observações astronômicas juntamente com o modelo cosmológico padrão (67,74 km/s/Mpc, com erro de 1%). As duas estimativas precisam ser compatíveis! A cosmologia, assim, depois de décadas para entrar na era da precisão, precisa agora entrar na era da acurácia.

Prof. Dr. Rodrigo Holanda: PhD em cosmologia. Professor do departamento de Física da UFRN. Bolsista PQ do CNPq.