Uma discrepância importante nas medições da aceleração do Universo tem feito teóricos se perguntarem se entendemos errado algo fundamental em sua história.

Atualmente, um mistério cosmológico inexplicado é a “tensão de Hubble”, em que várias medições da expansão do universo parecem não bater. À medida que a história em torno dessa tensão se torna mais obscura, outros começaram a apresentar novas idéias na tentativa de explicá-la.

• Cientistas estão tendo dificuldades para determinar a velocidade da expansão do universo

“Além do [bóson de] Higgs, não descobrimos nada de novo”, disse o físico Anže Slosar, do Brookhaven National Laboratory, ao Gizmodo. “Qualquer tipo de nova tensão é excitante. Queremos ver onde a nova física aparecerá. ”

O universo está se expandindo; o espaço entre as galáxias está crescendo. Uma constante com o nome do astrônomo Edwin Hubble descreve a rapidez com que essa expansão ocorre.

Os cientistas agora têm vários métodos para determinar o valor da constante de Hubble, mas esses métodos produziram dois valores que não coincidem. Para alguns métodos, que usam a luz de supernovas e estrelas pulsantes chamadas cefeidas para determinar sua distância variável, parece que os objetos se afastam da Terra 73 quilômetros por segundo mais rápido a cada 3,26 milhões de anos-luz adicionais, distância também chamada de megaparsec. Para outros métodos de medição, que dependem da radiação eletromagnética que nos chega do universo primordial chamada de fundo cósmico de microondas, o valor é de cerca de 67 quilômetros por segundo por megaparsec.

Erros experimentais por si só não parecem explicar os valores discrepantes. As tentativas de explicar a diferença sem novas teorias físicas parecem não resistir ao escrutínio. Mesmo assim, a diferença entre os valores não está no nível “cinco-sigma” de precisão experimental necessária para dizer que os valores são realmente discrepantes.

Mas a história ficou ainda mais obscura. Mais recentemente, um novo resultado dos cientistas que executam a Dark Energy Survey (pesquisa de energia escura, em tradução livre) tem enrolado ainda mais as coisas. Usando medições de supernovas, eles chegaram a uma constante de Hubble de 67,7 quilômetros por segundo por megaparsec, mais próxima da medição do universo inicial.

Você poderia pensar que essa nova medida, que diminui a diferença entre as duas medições anteriores, reduziria o interesse pelo problema, mas isso não aconteceu.

Duas equipes independentes de físicos teóricos publicaram artigos abordando essa tensão logo após o resultado do DES ser lançado. Ambos propõem ajustes para nossa compreensão da história inicial do universo. Um artigo reduz a tensão entre os dois valores, modificando o início e o fim do período de recombinação — a era de algumas centenas de milhares de anos após o Big Bang, quando os primeiros átomos de hidrogênio neutros começaram a se formar. Outro introduz a “energia escura primitiva”, uma força que se encarregou de afastar o Universo durante um período anterior e, desde então, se desligou.

Os físicos já acreditam que há duas fases do universo em expansão — uma logo após o Big Bang, quando se expandiu rapidamente, chamada inflação, e a era atual. “O que estamos dizendo é que algo semelhante poderia ter acontecido em outro momento na história do universo”, disse Vivian Poulin, da Universidade Johns Hopkins, ao Gizmodo.

Ambas as ideias ainda estão engatinhando — elas foram publicadas apenas no servidor de pré-publicação de artigos de física do arXiv, o que significa que não foram avaliadas por uma revisão de pares. Além disso, ambos os artigos saíram pouco tempo antes do resultado do DES para citá-lo — e se esse trabalho demorar, a teorização pode ser em vão.

Matt Buckley, um físico da Rutgers que não estava envolvido em nenhum dos dois artigos, não achava que o resultado do DES devesse causar um interesse menor na tensão, e pensou que grupos como os de Poulin e o de Slosar estavam certamente fazendo as perguntas certas. Mas ele mencionou que qualquer nova teoria deve encaixar todos os dados existentes.

A nova física pode certamente ser a maneira mais interessante de resolver a tensão, mas em breve haverá outras novas maneiras de medir a constante de Hubble, independente da “escada de distância” que mede objetos mais próximos e das aferições de radiação mais distantes. Talvez as ondas gravitacionais, pequenas ondulações no espaço-tempo que viajam à velocidade da luz e resultem de eventos caóticos como colisões de buracos negros, possam oferecer uma solução. Os cientistas comparariam a luz que emana das estrelas de nêutrons em colisão e suas ondas gravitacionais. Eles, inclusive, já determinaram uma estimativa da constante de Hubble usando este método. Medições confiáveis desse valor usando estrelas de nêutrons em colisão devem chegar daqui a provavelmente uma década ou mais.

Até lá, a tensão de Hubble continuará a ser objeto de observação e continuará a atormentar os físicos teóricos.

“Está ficando cada vez mais interessante do ponto de vista da teoria, para ver se há explicações simples para a tensão”, disse Poulin. “O interesse está relacionado a quão bons os experimentos se tornaram hoje em dia, e as pessoas estão levando isso mais a sério com o passar do tempo.”

[arXiv 123]