Os japoneses inventaram um “radar policial para o Universo” – e isso confirmou uma falha na física fundamental.

Pesquisadores da Universidade de Tóquio, em conjunto com a colaboração internacional TDCOSMO, apresentaram um novo método altamente preciso para medir a taxa de expansão do Universo, que apelidaram de “radar policial do Universo”. Este novo método para determinar distâncias cosmológicas tem o potencial de solucionar o problema do Telescópio Espacial Hubble e até mesmo abrir caminho para novas descobertas na física.

Efeito de lente gravitacional envolvendo quasares. Fonte da imagem: Universidade de Tóquio

O método proposto pelos cientistas baseia-se na análise de eventos associados a lentes gravitacionais fortes: galáxias massivas distorcem a luz de quasares distantes, criando múltiplas imagens da fonte com atrasos temporais específicos. Quasares — núcleos galácticos ativos, ou buracos negros em atividade — emitem brilho variável. Essas variações são reproduzidas em “cópias” com atrasos temporais específicos, que levam em conta o comprimento do percurso da luz através do espaço-tempo curvo. Conhecendo a massa da galáxia e a distribuição dessa massa no espaço, é possível calcular com precisão a distância até a galáxia que causa o efeito de lente e o quasar distante cuja luz ela refrata.

Este é um método independente para calcular distâncias no Universo, diferente da tradicional “escada de distâncias” — que mede o brilho de galáxias Cefeidas e supernovas do tipo Ia. O método deve ajudar a resolver o problema da constante de Hubble: uma discrepância entre a constante de Hubble medida em nossa vizinhança imediata e a radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

Com base em uma amostra de oito quasares e no novo método, a equipe obteve uma constante de Hubble de 72,8 ± 3,3 km/s/Mpc com uma incerteza de 4,5%. Isso concorda com as medições locais (de Cefeidas e supernovas do tipo Ia, ~73 km/s/Mpc), mas difere significativamente do valor de 67,4 km/s/Mpc, fornecido pelos dados da radiação cósmica de fundo em micro-ondas (projeto Planck). Assim, os cientistas confirmaram mais uma vez a existência da constante de Hubble: ela não pode ser resultado de um erro nos cálculos da escada de distâncias, o que significa que o problema é real.

IstoO problema pode implicar a existência de nova física além do modelo cosmológico ΛCDM padrão. Nos próximos anos, a equipe planeja aumentar a amostra de quasares com lentes gravitacionais de dezenas para centenas de objetos, utilizando os telescópios James Webb, Euclid e LSST. Isso reduzirá a incerteza para 1–2% e estabelecerá definitivamente se a discrepância entre as medições da constante de Hubble inicial e tardia se deve a erros sistemáticos ou à evidência de processos físicos desconhecidos na evolução do Universo.