A diferença na expansão do universo está cada vez mais difícil de explicar.

Uma nova análise concluiu que o Universo local está a expandir-se mais depressa do que o previsto a partir do Universo primordial, confirmando um desfasamento antigo entre as duas medições.

Essa diferença persistente surge agora com menor incerteza, reforçando a ideia de que pode faltar algo de fundamental nos modelos cosmológicos actualmente em uso.

Um resultado que se mantém na constante de Hubble

Ao longo de uma rede de estrelas próximas, galáxias hospedeiras de supernovas e outras galáxias, a taxa de expansão mantém-se estável, mesmo quando diferentes vias de medição convergem para o mesmo valor.

Ao encadear estas observações, Stefano Casertano, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial (STScI), ligou directamente vários marcadores de distância independentes a uma taxa medida com precisão de 45.7 milhas por segundo por cada 3,26 milhões de anos-luz.

Mesmo retirando classes inteiras de medições, o valor só muda ligeiramente, indicando que o resultado não está a ser “empurrado” por um único método.

Essa robustez reduz o leque de explicações plausíveis e aponta para causas mais profundas por detrás da discrepância que continua por resolver.

Porque este número - a constante de Hubble - é decisivo

No centro do problema está a constante de Hubble, o parâmetro que quantifica quão depressa o espaço se estica à medida que a distância aumenta.

As medições no Universo próximo colocam a expansão em cerca de 45.7 milhas por segundo por cada 3,26 milhões de anos-luz, acima do que é previsto a partir do Universo inicial.

Já as medições ancoradas no Universo primordial indicam uma expansão mais lenta, mais próxima de 41.6 milhas por segundo na mesma escala.

Como estas respostas se recusam a coincidir, os astrónomos chamam a este conflito a tensão de Hubble, o choque entre medições “tardias” e “precoces”.

A construção de várias vias de medição

Em vez de depender de uma única cadeia de medições, a equipa combinou vários percursos que começam perto e se estendem para distâncias muito maiores.

Cefeidas, estrelas gigantes vermelhas, supernovas e métodos baseados em galáxias foram usados para validação cruzada, de modo que a informação partilhada reforçasse o resultado em vez de mascarar divergências.

“Não se trata apenas de um novo valor da constante de Hubble; é uma estrutura construída pela comunidade que reúne, de forma transparente e acessível, décadas de medições independentes de distância”, escreveu a Colaboração da Rede de Distâncias H0, a equipa internacional por detrás do estudo.

Este desenho é importante porque, se uma das vias estivesse errada, deveria ter puxado a rede com muito mais força do que aquilo que se observou.

Porque as estrelas são tão úteis

Entre os marcadores mais valiosos estiveram as estrelas pulsantes conhecidas como cefeidas, cujo ritmo revela o seu brilho real.

Quando os astrónomos determinam qual deveria ser o brilho intrínseco, podem compará-lo com o brilho observado e, assim, inferir a distância.

As estrelas gigantes vermelhas acrescentaram mais um degrau, porque uma fase de intensificação luminosa no final das suas vidas atinge quase sempre a mesma luminosidade.

A utilização conjunta destes dois indícios estelares reduziu a probabilidade de uma única população, um único telescópio ou uma única regra de calibração estar a distorcer todo o quadro.

Como as supernovas chegam muito mais longe

Muito para além dessas estrelas, os astrónomos recorreram às chamadas supernovas do Tipo Ia, explosões de anãs brancas com um pico de brilho consistente.

O brilho destas explosões foi calibrado em galáxias mais próximas cujas distâncias tinham sido obtidas a partir de estrelas, permitindo que as supernovas transportassem essa escala para o exterior.

Por serem extremamente luminosas, elas amostram regiões onde a expansão cósmica domina sobre os movimentos menores do espaço nas proximidades.

Os métodos baseados em galáxias alcançaram distâncias semelhantes e, mesmo ao substituí-los, o resultado quase não se alterou.

O que mostraram as verificações

Centenas de testes avaliaram se a ausência de um método, uma galáxia-âncora ou um único telescópio poderia afastar a resposta.

Ao excluir as cefeidas, a incerteza aumentou, mas a maioria das variações continuou agrupada em torno do mesmo valor central.

Retirar observações do Hubble alargou o erro mais do que retirar dados do Webb, mas nenhuma das versões se afastou do valor de referência.

Este padrão tornou mais difícil atribuir a discordância a um acaso ligado a um instrumento específico ou a um método “favorito”.

Porque um erro simples já não explica

Mesmo percursos distintos através dos dados conduziram a respostas compatíveis, apesar de usarem âncoras, traçadores e passos de calibração diferentes.

Os resultados afastam a hipótese de que o desfasamento se explique por um único erro negligenciado na forma como as distâncias locais são medidas.

Para eliminar a diferença, seria necessário que várias ferramentas independentes estivessem, ao mesmo tempo, enviesadas no mesmo sentido.

Em teoria isso continua a ser possível, mas tornou-se uma via muito mais estreita do que era antes.

Que física poderá faltar

Se as medições estiverem correctas, então o problema pode residir no modelo usado para projectar a luz antiga para o Universo actual.

Esse modelo inclui matéria normal, matéria escura, gravidade e energia escura, a influência desconhecida que impulsiona a aceleração cósmica.

Uma partícula em falta, uma mudança no comportamento da energia escura ou um ajuste na gravidade poderiam modificar a previsão inicial.

Nenhuma dessas hipóteses prevaleceu até agora, mas o argumento a favor de procurar para lá de pressupostos demasiado “arrumados” ficou mais forte.

Próximos passos exigem novas ferramentas

Como a equipa disponibilizou software e dados, grupos posteriores - do STScI e de outras instituições - podem integrar-se na mesma estrutura sem terem de reconstruir tudo de raiz.

O Webb, grandes telescópios terrestres e futuros levantamentos poderão levar os marcadores estelares a distâncias maiores e apertar as validações cruzadas.

O que mais ajudaria seriam mais âncoras geométricas, porque são elas que fixam a escala absoluta antes de qualquer “escada” ou rede se estender para fora.

Cada novo percurso voltará a testar a mesma discordância, e é essa pressão repetida que faz a história avançar.

O que se desenha é um Universo próximo mais rápido, medido por muitos caminhos que continuam a corroborar-se mutuamente.

Quer a solução passe por nova física, quer por uma revisão mais subtil de pressupostos antigos, esta discrepância tornou-se mais difícil de ignorar.