09 de Fevereiro de 2023
Pesquisa do Instituto de Física da UFRN oferece resposta à problema cosmológico
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Por Cyro Souza – IIF/UFRN
Um grupo de pesquisa baseado no Instituto Internacional de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (IIF/UFRN) está propondo uma pequena alteração na expansão do nosso Universo, o que resolve um importante problema da cosmologia moderna.
Em artigo publicado na revista Scientific Reports, da Nature, os físicos brasileiros oferecem uma solução para a diferença entre as medições da constante de Hubble realizadas usando os dados da Radiação Cósmica de Fundo (RCF) e estrelas Cefeida.
A constante de Hubble é o nome da lei que descreve a velocidade da expansão do nosso Universo, em uma taxa representada por H0. De acordo com o estudante Deivid Silva, da Universidade Federal da Paraíba (UFPB) e membro do Grupo de Física de Partículas e Astropartículas do IIF/UFRN, esse conceito da física “é super importante para a descrição do Universo”. É ele quem dita a velocidade e afastamento entre todos os corpos celestes em escala cosmológica.
Com o título A constante de Hubble perturbada pela matéria escura em cosmologias não-padrões, o artigo tem como autores os professores Farinaldo Queiroz, pesquisador do IIF/UFRN e do Departamento de Física Teórica e Experimental (DFTE/UFRN); Raimundo Silva do DFTE; e Jailson Alcaniz, do Observatório Nacional, além dos estudantes Jacinto Neto (UFRN) e Deivid Silva (UFPB).
Olhando para o começo de tudo
“Quando o Universo tinha aproximadamente 350 mil anos os fótons estavam tão compactados que o universo começou a expandir e esses fótons pararam de interagir, então começaram a viajar até nós e se tornaram o que chamamos de radiação cósmica de fundo”, explica Silva sobre os primeiros momentos do big-bang, o assim chamado momento em que o Universo como o conhecemos passou a existir.
A luz emitida durante esse acontecimento ainda pode ser observada por telescópios. Isso é possível porque a luz também viaja pelo espaço, o que acontece a uma certa velocidade. Por exemplo, a luminosidade emitida pelo Sol leva 8 minutos e 20 segundos para chegar à Terra. Quando olhamos para nossa estrela mais próxima estamos, na verdade, observando como ela era há alguns minutos.
O mesmo acontece ao observarmos a luz emitida durante a formação da radiação cósmica de fundo, que também continua a viajar pelo espaço. A partir desse fenômeno é possível ver fases iniciais do Universo, mas também medir quando isso aconteceu, assim como saber que essa expansão ainda não terminou.
Um problema fundamental
É nesse ponto que os cientistas encontram um problema, já que a observação da RCF oferece números diferentes de outros métodos de observação desse processo de expansão.
“A gente detecta essas informações da Radiação Cósmica de Fundo e com as informações dela a gente pode inferir qual é a constante de Hubble. O Universo tinha aproximadamente 200 mil anos nesse momento. Lembrando que o universo tem aproximadamente 14,5 bilhões de anos”, disse Deivid Silva.
Mas além desse olhar para o começo do tempo, a taxa de expansão do Universo também pode ser medida em distâncias mais próximas, como quando olhamos para as nossas galáxias vizinhas e o afastamento de estrelas Cefeidas. É aí que surge o problema.
Os dados apresentados nessas observações locais, como são chamadas, possuem grande disparidade com os números encontrados ao se olhar para a RCF. Isso cria um problema para as observações cosmológicas e é nesse ponto que entra a equipe de pesquisadores da UFRN.
Resposta na matéria escura
No artigo, os cientistas brasileiros propõem que seja adicionada ao cálculo da constante de Hubble, através da RCF, a ação da matéria escura (ME) – objeto de pesquisa do grupo liderado no IIF/UFRN pelo professor Farinaldo Queiroz e que representa aproximadamente 85% da matéria do Universo.
Não existe uma explicação consensual para o que forma a ME, mas a ciência sabe que ela existe por causa da sua ação em estrelas, galáxias e em aglomerados de galáxias. A proposta do grupo consegue reduzir, de forma significativa, as discrepâncias entre os dados apresentados nos dois métodos de medição.
“A forma que o pessoal está obtendo a constante de Hubble usando dados da RCF está esquecendo um ingrediente, que é a matéria escura. Esse ajuste de dados produz um valor que bate com a constante de Hubble medida localmente”, explica Queiroz.
A teoria mais aceita sobre o surgimento da ME, conhecida como Cold Dark Matter (Matéria Escura Fria), diz que ela foi produzida em uma velocidade baixa. O trabalho do grupo sugere uma teoria em que uma pequena parcela da matéria escura teria uma velocidade um pouco maior, apenas por um instante, e no começo do Universo, o que altera a forma de fazer o cálculo.
De acordo com Farinaldo, o artigo ainda não é uma resposta final, pois a comprovação científica ainda depende de outros desenvolvimentos do trabalho. Vale salientar, no entanto, que a proposta tem sido bem aceita pela comunidade de cientistas cujo trabalho incide diretamente na questão da expansão do Universo, inclusive dos pesquisadores da área de cosmologia que a reconhecem como um caminho viável para uma explicação científica da questão.
“Eu não diria que resolvemos o problema, mas que apresentamos uma solução possível para o problema, porque existem outras soluções na literatura. A nossa é diferente”, explicou Farinaldo Queiroz.
Assim como dezenas de grupos de pesquisa em todo o mundo, a equipe do IIF/UFRN continua seu trabalho para entender a origem da matéria escura. Dessa forma, seria possível aprender mais sobre a física do nosso Universo na tentativa de desvendar os seus mistérios.
Foto 1: Getty/ Foto 2 e 3: Ascom IIF/UFRN
