Uma representação artística de duas estrelas de nêutrons fundindo e liberando ondas gravitacionais.Crédito: R. Hurt / Caltech-JPL
Esse é o veredicto de um novo estudo, que também pode lançar luz sobre o destino final do universo, disseram os pesquisadores que trabalharam nele.
O cosmos continua em expansão desde o seu nascimento há cerca de 13,8 bilhões de anos. Ao medir a taxa atual de expansão do universo, conhecida como a constante de Hubble , os cientistas podem deduzir a idade do cosmos e os detalhes de seu estado atual. Eles podem até usar o número para tentar aprender o destino do universo , como se ele se expandirá para sempre, entrará em colapso ou se romperá completamente.
Os cientistas usam dois métodos primários para medir a constante de Hubble. Uma delas envolve monitorar objetos próximos cujas propriedades os cientistas entendem bem, como explosões estelares conhecidas como supernovas e estrelas pulsantes conhecidas como variáveis cefeidas , a fim de estimar suas distâncias e deduzir a taxa de expansão do universo. O outro enfoca o pano de fundo das microondas cósmicas, a radiação remanescente do Big Bang, e examina como ele mudou ao longo do tempo para calcular a rapidez com que o cosmos se expandiu.
No entanto, este par de técnicas produziu dois resultados diferentes para o valor da constante de Hubble . Dados do fundo de microondas cósmica sugerem que o universo está atualmente expandindo a uma taxa de cerca de 41,6 milhas por segundo por 3,26 milhões de anos-luz, enquanto os dados de supernovas e cefeidas no universo próximo sugerem uma taxa de cerca de 45,3 milhas ( 73 km) por segundo por 3,26 milhões de anos-luz.
Essa discrepância sugere que o modelo cosmológico padrão - a compreensão dos cientistas sobre a estrutura e história do universo - poderia estar errado. Resolver este debate, conhecido como o conflito constante de Hubble , poderia lançar luz sobre a evolução e o destino final do cosmos.
No novo estudo, os físicos sugerem que os dados futuros das ondulações no tecido do espaço e do tempo, conhecidos como ondas gravitacionais, podem ajudar a romper esse impasse. "O conflito constante do Hubble - a maior dica que temos de que nosso modelo do universo está incompleto - pode ser resolvido em cinco a dez anos", disse Stephen Space. Stephen Feeney, astrofísico do Flatiron Institute em Nova York.
De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein , a gravidade resulta de como a massa distorce o espaço-tempo. Quando qualquer objeto com massa se move, ele deve produzir ondas gravitacionais que zipam à velocidade da luz, alongando e comprimindo o espaço-tempo ao longo do caminho.
Ondas gravitacionais são extraordinariamente fracas, e foi só em 2016 que os cientistas detectaram a primeira evidência direta delas. Em 2017, os cientistas também detectaram ondas gravitacionais de colisões de estrelas de nêutrons, remanescentes de estrelas que morreram em explosões catastróficas conhecidas como supernovas . Se os restos de uma estrela não são suficientemente grandes para desmoronar para se tornarem buracos negros, eles acabarão como uma estrela de nêutrons, assim chamada porque sua força gravitacional é forte o suficiente para esmagar prótons junto com elétrons para formar nêutrons.
Ao contrário dos buracos negros, as estrelas de nêutrons emitem luz visível e suas colisões também. As ondas gravitacionais dessas fusões, apelidadas de "sirenes padrão", ajudarão os cientistas a identificar sua distância da Terra, enquanto a luz dessas colisões ajudará a determinar a velocidade em que elas se movem em relação à Terra. Os pesquisadores podem usar esses dois conjuntos de dados para calcular a constante de Hubble. De acordo com Feeney e seus colegas, analisar falhas entre cerca de 50 pares de estrelas de nêutrons nos próximos cinco a 10 anos pode render dados suficientes para determinar a melhor medida da constante de Hubble.
No entanto, essa estimativa depende da frequência com que as colisões de estrelas de nêutrons ocorrem. "Há uma incerteza considerável na taxa de fusões de estrelas de nêutrons - afinal, só vimos uma até hoje", disse Feeney. "Se tivéssemos muita sorte em ver isso, e as fusões são realmente muito mais raras do que pensamos, então observar o número de fusões necessárias para explicar o conflito constante do Hubble pode levar mais tempo do que afirmamos em nosso trabalho."
Ondas gravitacionais podem acabar suportando um valor para a constante de Hubble sobre o outro, mas eles também podem determinar um novo terceiro valor para a constante de Hubble, disse Feeney. Se isso acontecer, pode levar a novos insights sobre o comportamento de supernovas, cefeidas ou estrelas de nêutrons, acrescentou.
Os cientistas detalharam suas descobertas online em 14 de fevereiro na revista Physical Review Letters.
Fonte - LiveScience
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