Título: The Hubble Tension in our own Backyard: DESI and the Nearness of the Coma Cluster
Autores: Daniel Scolnic, Adam G. Riess, Yukei S. Murakami, Erik R. Peterson, Dillon Brout, Maria Acevedo, Bastien Carreres, David O. Jones, Khaled Said, Cullan Howlett, Gagandeep S. Anand
Instituição do primeiro autor: Duke University, Durham, EUA
Status: preprint no arXiv
Em 1929, Edwin Hubble descobriu que galáxias mais distantes estão se afastando de nós mais rápido do que galáxias mais próximas, provando que o universo está expandindo em todas as direções. A relação linear entre distância e velocidade de galáxias que observamos é agora conhecida como Lei de Hubble-Lemaître, e a inclinação da curva é conhecida como constante de Hubble.
Os astrônomos mediram a velocidade e a distância de galáxias muito mais distantes usando velas padrão, como as estrelas variáveis cefeidas e supernovas do tipo Ia. Uma vela padrão é um objeto com luminosidade conhecida, então, comparando o brilho que observamos aqui na Terra com a luminosidade intrínseca, os astrônomos podem inferir a distância até o objeto. Essas técnicas resultaram na constante de Hubble medida como sendo cerca de 73 km/s/Mpc.
Mas há um problema. A constante de Hubble também pode ser medida a partir da radiação cósmica de fundo (RCF) e é aproximadamente igual a 67.5 km/s/Mpc. Atualmente, os astrônomos não sabem por que esses dois resultados são diferentes, e esse problema é conhecido como a tensão de Hubble.
Trabalhos anteriores usaram galáxias no aglomerado de Coma (veja Figura 1) para estimar a constante de Hubble, mas eles usaram uma correlação conhecida entre o tamanho de uma galáxia elíptica, luminosidade e a velocidade das estrelas dentro da galáxia para estimar a distância até o aglomerado. Para fixar um valor exato da constante de Hubble, ainda é necesssário uma medida independente da distância até essas galáxias. Os autores de hoje usam supernovas do tipo Ia para medir a distância até o aglomerado de Coma com mais precisão do que nunca e, portanto, inferir o valor da constante de Hubble.
Algumas estrelas nessas galáxias são parte de sistemas binários de estrelas (pares de estrelas que orbitam em torno de um centro de massa comum) contendo uma anã branca densa, o remanescente de uma estrela morta, que está orbitando próximo à sua estrela companheira e está roubando massa dela. A anã branca acreta a matéria que ela pega de sua companheira e cresce até atingir uma massa de 1.4 vezes a massa do Sol. Nesse momento, a gravidade se torna muito forte, superando a pressão de degenerescência de elétrons para fora, e desencadeia uma explosão massiva, conhecida como supernova do tipo Ia. Como todas desse tipo, elas se originam de anãs brancas de aproximadamente a mesma massa, todas elas têm a mesma energia e a mesma luminosidade, tornando-se excelentes velas padrão.
Os autores de hoje vasculharam décadas de dados de vários telescópios diferentes para identificar supernovas do tipo Ia que explodiram no aglomerado de Coma. Supernovas são geralmente raras: uma galáxia experimenta uma a cada duzentos anos. Mas como o aglomerado de Coma contém muitas galáxias, os autores poderiam esperar encontrar dezenas de supernovas dentro do aglomerado ao longo das décadas observadas. E, de fato, após fazer cortes para garantir dados de alta qualidade, os autores reuniram uma amostra de 12 supernovas do tipo Ia (círculos verdes na Figura 1).
Medidas anteriores da distância até Coma se acumulam entre 95 e 100 Mpc (1 Mpc = 3.26 milhões de anos-luz), e os autores mediram uma distância de 98.5 Mpc (ponto azul na Figura 2). Isso implica uma constante de Hubble igual a 76.5 km/s/Mpc — ainda significativamente distante do valor implícito pela RCF. Para replicar a constante de Hubble da RCF, o aglomerado de Coma teria que estar a 111.8 Mpc de nós (região sombreada em cinza na Figura 2). Isso não só está muito longe do valor relatado no artigo de hoje, mas também está muito longe de várias outras medições independentes da distância até o aglomerado de Coma (pontos cinza, roxo e vermelho na Figura 2).
Parece que o incremento da precisão não é a resposta para resolver a tensão de Hubble. Embora astrônomos ainda não tenham certeza, os resultados desse artigo sugerem que a tensão de Hubble pode não ser devido a medidas imprecisas, mas pode realmente refletir alguma diferença intrínseca entre os dois métodos de medição. A boa notícia é que há muito por vir sobre esse assunto: o Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) deve observar 100000 galáxias elípticas no aglomerado de Coma, assim como outros aglomerados próximos, como Fornax, Virgo e Leo I, o que irá fornecer uma melhoria substancial na precisão da medida! O JWST também será apontado para o aglomerado de Coma, fornecendo ainda mais dados. Fique ligado para ver se e como a tensão de Hubble será resolvida!
Traduzido e adaptado para o português do astrobite original “The Hubble Tension is Still Tense“, escrito por Nathalie Korhonen Cuestas e editado por Storm Colloms.
Créditos da imagem em destaque: Adaptada da Figura 1 do artigo de hoje.
Astropontos 