A busca centenária para medir a expansão do Universo

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Durante mais de 100 anos, os astrónomos debateram-se com uma questão fundamental: com que rapidez o Universo se expande? Este debate duradouro, muitas vezes chamado de “Grande Debate da Cosmologia”, começou na década de 1920 e continua até hoje, não por falta de dados, mas por causa de medições conflitantes e da necessidade potencial de uma física inteiramente nova.

O primeiro grande debate: Galáxias além das nossas

O conflito inicial surgiu de uma questão simples: seriam as fracas “nebulosas espirais” observadas no céu noturno simplesmente nuvens dentro da nossa própria galáxia, a Via Láctea, ou seriam galáxias totalmente separadas além da nossa? Em 1920, Harlow Shapley e Heber Curtis iniciaram um debate público na Academia Nacional de Ciências dos EUA, com Shapley defendendo um universo relativamente pequeno dominado pela Via Láctea. Curtis respondeu que essas nebulosas eram “universos-ilhas” – galáxias independentes a grandes distâncias.

Curtis provou estar certo quando Edwin Hubble confirmou mais tarde que essas nebulosas eram, na verdade, galáxias além da nossa. Esta descoberta expandiu dramaticamente a escala conhecida do universo, mudando de uma visão localizada para uma visão da imensidão cósmica. No entanto, mesmo depois desta resolução, o debate sobre a rapidez com que o Universo se estava a expandir tinha apenas começado.

A constante de Hubble e as primeiras discrepâncias

O próprio Hubble propôs a “constante de Hubble” em 1929 – um número que quantifica a taxa de expansão cósmica. A sua estimativa inicial era de cerca de 500 quilómetros por segundo por megaparsec, o que implica um universo jovem. No entanto, este valor apresentou imediatamente um paradoxo: se fosse verdade, o Universo seria mais jovem do que algumas das rochas mais antigas da Terra, o que era impossível.

Na década de 1980, os astrônomos caíram em dois campos opostos: Gérard de Vaucouleurs, que defendia uma constante de Hubble próxima de 100, e Allan Sandage, que defendia um valor mais baixo em torno de 50. Ambos usaram métodos semelhantes, mas recusaram-se teimosamente a ceder terreno.

O Projeto Chave do Hubble e o Conflito Renovado

O lançamento do Telescópio Espacial Hubble na década de 1990 trouxe uma nova precisão. Wendy Freedman liderou o “Hubble Key Project”, refinando as medições para um valor de aproximadamente 72 quilômetros por segundo por megaparsec. Durante algum tempo, parecia que o debate estava resolvido, com dados convergentes apontando para este número.

No entanto, um novo conflito surgiu no início dos anos 2000. Medições baseadas na radiação cósmica de micro-ondas (CMB) – o brilho residual do Big Bang – produziram um valor significativamente mais baixo: cerca de 67 quilómetros por segundo por megaparsec. Esta discrepância, conhecida como “tensão de Hubble”, persistiu apesar das medições cada vez mais precisas de ambos os lados.

O Grande Debate Moderno: Um Mistério Mais Profundo

Hoje, a tensão do Hubble permanece sem solução. Os dois métodos, medições de distância local e análise CMB, continuam a discordar. Isto sugere várias possibilidades: erros sistemáticos em um ou ambos os métodos, ou a necessidade de uma física inteiramente nova, além da nossa compreensão atual do universo.

Os astrónomos estão agora a explorar métodos independentes, como a análise de ondas gravitacionais e a utilização de diferentes tipos de estrelas para refinar as medições. O debate prossegue, não como uma simples questão de desacordo, mas como um sinal de que a nossa compreensão fundamental do cosmos pode ainda estar incompleta.

A busca contínua para medir a expansão do universo não é apenas um exercício acadêmico; é uma busca pela imagem mais precisa da própria realidade. A persistência da tensão Hubble sugere que o universo pode guardar surpresas muito além do que imaginamos atualmente.