Velocidade de expansão do universo é medida a partir de colisão estelar

Em meados de 2017, a comunidade científica se reuniu para observar a colisão entre duas estrelas de nêutrons, que consistem nos menores e mais densos astros que existem no universo (até onde se tem notícia, pelo menos) e se formam antes de estrelas massivas, com massas entre 10 e 29 vezes maiores que a do Sol, entrarem em colapso. Sendo assim, o choque entre elas é um dos eventos mais explosivos do cosmos.

Foi graças a outra trombada como essa, pouco tempo antes, que a existência das ondas gravitacionais (ondulações no tecido espaço-tempo previstas por Albert Einstein em sua Teoria da Relatividade Geral) foi finalmente confirmada. Sendo assim, quando surgiu a oportunidade de assistir a uma colisão de estrelas de nêutrons, os cientistas se prepararam para realizar todo tipo de observação. E, na ocasião, astrônomos conseguiram conduzir uma medição bastante importante.

(Fonte: Quanta Magazine/NASA/Reprodução)

Boom!

Como você já deve saber, desde surgimento do universo, com o Big Bang, ele se encontra em expansão. O ritmo no qual isso vem acontecendo recebe o nome de Constante de Hubble, e uma das maneiras de medir sua expansão consiste em analisar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, isto é, a radiação residual de quando o cosmos era apenas um bebê e contava com somente 380 mil anos (dos mais de 13,8 bilhões que ele já soma), em cujo caso a constante deveria ser de 67,4 km s^-1 Mpc^-1.

(Fonte: Gizmodo/ESA/Gaia/Reprodução)

Outra forma de medir a constante consiste em estudar as nebulosas resultantes de determinados tipos de supernovas (explosões que marcam a morte de estrelas massivas), e uma estimativa recente realizada com base nesse método revelou um valor de 72,78 s^-1 Mpc^-1. Existe mais uma possibilidade: medir a luminosidade de cefeidas, que são estrelas gigantes entre 100 e 30 mil vezes mais brilhantes do que o Sol, para calcular a variação de sua distância, e o último levantamento, baseado em observações de 70 desses astros, revelou um valor de 74,03 s^-1 Mpc^-1 para a constante.

Há uma discrepância, mas isso é inadmissível no mundo da astrofísica e da matemática, e a colisão das estrelas de nêutrons permitiu que os astrônomos realizassem estimativas mais precisas. Isso porque, nesses eventos, os cientistas podem determinar o quão brilhante deveria ter sido a ação, comparar os dados com a explosão resultante e calcular a que distância, exatamente, ela se deu.

Novo método

Mais especificamente, os pesquisadores obtiveram dados de diversos radiotelescópios que observaram a colisão e o jato de plasma resultante dela. Com isso, foi possível calcular o movimento superlumínico, que ocorre quando um objeto parece estar se movendo em uma velocidade superior à da luz, dependendo do ângulo no qual o corpo é observado.

A partir disso, os cientistas conseguiram determinar a posição exata das estrelas, sua orientação e a distância em que a colisão aconteceu — em uma galáxia a 130 milhões de anos-luz de nós. Com base na velocidade com a qual a galáxia está se afastando da Terra, os astrônomos concluíram que a Constante de Hubble é de 70,3 s^-1 Mpc^-1.

(Fonte: ESA/ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Reprodução)

E como sabemos se esse valor é o definitivo? Não sabemos, na verdade, mas os cientistas afirmam que medir a constante a partir de colisões de estrelas provavelmente seja um método mais preciso que os demais. Para provar que estão certos, no entanto, será necessário observar outras tantas colisões para resolver a questão — cerca de 15 eventos como esse talvez sejam suficientes.

Você está se perguntando o motivo de darem tanta importância para medir a expansão do universo? Para começar, os astrônomos não sabem com certeza a razão de o cosmos estar crescendo, e definir a constante pode permitir que eles desvendem mistérios sobre os primórdios do espaço e o que pode acontecer com ele no futuro, assim como compreender melhor as propriedades da matéria e da energia escura.