A que taxa o Universo está se expandindo? Será que algum dia conseguiremos saber?
A missão Roman da NASA usará supernovas de 'Tipo Ia' para medir distâncias cósmicas, nos ajudando a entender e responder perguntas sobre como o Uuniverso se expandiu ao longo do tempo.
Essas são perguntas difíceis de responder, e diversas missões observacionais constantemente fornecem aos astrofísicos ferramentas novas e aprimoradas para se aprofundarem nas respostas. Se o Universo está se expandindo a uma taxa chamada de “constante de Hubble”, dois métodos principais são usados para medi-la, mas foram mostrados resultados contraditórios, dando origem ao que os cientistas chamam de “tensão de Hubble”.
Os vários modelos que pretendem oferecer a melhor descrição do Universo, na verdade apresentam fortes discrepâncias entre eles. Alguns cientistas se perguntam se nosso modelo atual do Universo pode estar faltando algo importante.
O conceito de tensão de Hubble surge das diferenças na forma como os astrônomos medem a taxa de expansão do Universo. Um método é estudar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB), que é a luz restante do Big Bang. Este método estima atualmente a constante de Hubble em cerca de 67,4 quilômetros por segundo por megaparsec.
O segundo método, no qual Freedman é especialista, envolve medir a expansão de galáxias próximas. Historicamente, esse método fornece uma estimativa maior: cerca de 74 quilômetros por segundo por megaparsec.
A diferença entre esses dois valores levou alguns cientistas a acreditar que nossa compreensão do Universo poderia ser incompleta. Claramente, isso sugere que algo muito importante está sendo esquecido, o que cria grandes expectativas por novos experimentos independentes.
Atualmente, observações confiáveis da luminosidade de estrelas moribundas estão do lado das supernovas. O Universo se expandiria rápido demais na opinião de alguns pesquisadores.
Roman estudará a expansão do Universo
Para tentar lançar alguma luz sobre o universo e esclarecer ainda mais sua compreensão, a missão Roman da NASA observará milhares de estrelas em explosão, chamadas supernovas "Ia", ao longo de amplos períodos de tempo e espaço. Por meio dessas observações, os astrônomos buscam esclarecer vários mistérios cósmicos, como a energia escura. Esta pesquisa usará supernovas Ia para medir distâncias cósmicas, o que nos ajudará a entender como o Universo se expandiu ao longo do tempo.
Lembremos que os astrônomos classificam como supernovas do “tipo Ia” aquelas que ocorrem em sistemas binários (sistemas de duas estrelas orbitando uma à outra), nos quais uma das estrelas é uma anã branca. A outra estrela no sistema pode ser de qualquer tipo, desde uma estrela gigante até uma anã branca menor.
Um dos principais objetivos científicos da missão é usar supernovas para determinar a natureza da energia escura: a pressão cósmica inexplicável que acelera a expansão do Universo.
O estudo da missão Roman sobre supernovas ajudará a esclarecer medições conflitantes sobre a taxa atual de expansão do Universo e pode até fornecer uma nova maneira de investigar a distribuição da matéria escura, detectável apenas por meio de seus efeitos gravitacionais.
Muitas supernovas ocorrem quando estrelas massivas esgotam seu combustível, colapsam rapidamente sob seu próprio peso e então explodem devido às poderosas ondas de choque projetadas de seu interior. Essas supernovas ocorrem aproximadamente uma vez a cada 50 anos em nossa galáxia, a Via Láctea.
No entanto, evidências mostram que as supernovas do 'tipo Ia' se originam em alguns sistemas estelares binários que contêm pelo menos uma anã branca (o pequeno e quente remanescente do núcleo de uma estrela semelhante ao Sol). Supernovas do 'tipo Ia' são muito mais raras, ocorrendo cerca de uma vez a cada 500 anos na Via Láctea.
Em alguns casos, a anã pode absorver material de sua companheira. Isso desencadeia uma reação descontrolada que explode quando atinge um ponto específico, onde ganha tanta massa que se torna instável.
Os astrônomos também encontraram evidências que apoiam outro cenário, o de duas anãs brancas espiralando uma em direção à outra até se fundirem. Se a massa combinada deles for alta o suficiente para causar instabilidade, elas também poderão produzir uma supernova 'tipo Ia'.
Essas explosões atingem um brilho intrínseco conhecido e semelhante, tornando as supernovas do Tipo Ia as chamadas velas padrão: objetos ou eventos que emitem uma quantidade específica de luz, permitindo que os cientistas determinem sua distância usando uma fórmula simples. Graças a isso, os astrônomos podem determinar a distância das supernovas simplesmente medindo seu brilho.
La animación muestra cómo la Misión #Roman medirá la energía oscura con estrellas en explosión llamadas #supernovas de "tipo Ia". Al medir su brillo tenemos una forma de medir sus distancias y expansión.
— Marina Fernández (@MARINA_eltiempo) April 9, 2025
Fuente: Estudio de Visualización Científica de la NASA Goddard @NASAGoddard pic.twitter.com/9xWCCVMz4P
A animação acima mostra como Roman medirá a energia escura com estrelas explosivas chamadas supernovas Tipo Ia. Essas explosões ocorrem devido à destruição total de uma estrela anã branca e cada uma delas emite quantidades semelhantes de luz. Entretanto, quanto mais distantes elas estão, mais fracas as explosões parecem.
Foi comparando os desvios ao vermelho das supernovas com seu brilho aparente que os astrônomos descobriram a energia escura. Esses estudos mostraram que explosões em desvios para o vermelho mais altos eram mais fracas do que deveriam ser em qualquer modelo em que a expansão do universo não acelerasse.
Roman estudará a velocidade com que o Universo está se expandindo
Os astrônomos também usarão a missão Roman para estudar a luz dessas supernovas e determinar a velocidade com que elas parecem estar se afastando de nós. Ao comparar a velocidade com que elas recuam em diferentes distâncias, os cientistas rastrearão a expansão cósmica ao longo do tempo. Isso nos ajudará a entender se e como a energia escura mudou ao longo da história do Universo.
Estudos anteriores de supernovas do 'tipo Ia' se concentraram no Universo relativamente próximo, principalmente devido às limitações dos instrumentos. A visão infravermelha, o gigantesco campo de visão e a sensibilidade requintada de Roman expandirão dramaticamente a busca, abrindo a cortina cósmica o suficiente para que os astrônomos detectem milhares de supernovas distantes do 'tipo Ia'.
A missão Roman estudará em detalhes a influência da energia escura ao longo de mais da metade da história do Universo, quando ele tinha entre 4 e 12 bilhões de anos. Explorar essa região relativamente inexplorada ajudará os cientistas a fornecer peças cruciais para o quebra-cabeça da energia escura.
Referência da notícia
“Type Ia Supernovae”. Mission Roman, NASA Explore.