O que é o Hubble Constant?

A Constante de Hubble é a unidade de medida utilizada para descrever a expansão do universo. O cosmos tem vindo a aumentar desde o pontapé de saída do Big Bang – o crescimento começou há cerca de 13,82 mil milhões de anos. O universo, de facto, está a ficar mais rápido na sua aceleração à medida que cresce.

O que é interessante sobre a expansão não é apenas a taxa, mas também as implicações, de acordo com a NASA. Se a expansão começa a abrandar, isso implica que há algo no universo que está a fazer abrandar o crescimento – talvez matéria escura, que não pode ser sentida com instrumentos convencionais. Mas se o crescimento se torna mais rápido, é possível que a energia escura esteja a empurrar a expansão mais rapidamente.

As de Janeiro de 2018, as medições de múltiplos telescópios mostraram que a taxa de expansão do universo é diferente, dependendo de onde se olha. O universo próximo (medido pelo telescópio espacial Hubble e pelo telescópio espacial Gaia) tem uma taxa de expansão de 45,6 milhas por segundo (73,5 quilómetros por segundo) por megaparsec, enquanto que o universo de fundo mais distante (medido pelo telescópio Planck) é um pouco mais lento, expandindo-se a 41,6 milhas por segundo (67 km por segundo) por megaparsec. Um megaparsec é um milhão de parsecs, ou cerca de 3,3 milhões de anos-luz, pelo que isto é quase inimaginavelmente rápido.

Descoberta por Hubble

A constante foi proposta pela primeira vez por Edwin Hubble (o homónimo para o Telescópio Espacial Hubble). Hubble foi um astrónomo americano que estudou galáxias, particularmente aquelas que estão longe de nós.

Em 1929 – com base numa compreensão do astrónomo Harlow Shapley de que as galáxias parecem estar a afastar-se da Via Láctea – Hubble descobriu que quanto mais longe estas galáxias estão da Terra, mais depressa parecem estar a mover-se, de acordo com a NASA.

Enquanto os cientistas entendiam então o fenómeno de serem galáxias a afastarem-se umas das outras, hoje em dia os astrónomos sabem que o que se está realmente a observar é a expansão do universo. Independentemente da sua localização no cosmos, veria o mesmo fenómeno a acontecer à mesma velocidade.

Os cálculos iniciais de Hubble foram aperfeiçoados ao longo dos anos, uma vez que foram utilizados telescópios cada vez mais sensíveis para fazer as medições, incluindo Hubble e Gaia (que examinaram uma espécie de estrela variável chamada variáveis Cepheid) e outros telescópios que extrapolaram a constante com base em medições do fundo cósmico de microondas – uma temperatura de fundo constante no universo que por vezes é chamada de “brilho posterior” do Big Bang.

Variáveis de Cepheid

Existem muitos tipos de estrelas variáveis, mas a que é mais útil para medir a constante Hubble é chamada de variável de Cepheid. Estas são estrelas que mudam regularmente a sua luminosidade numa escala que normalmente varia entre 1 e 100 dias (Polaris está entre os membros mais famosos deste grupo). Os astrónomos fazem medições de distância destas estrelas medindo a variabilidade da sua luminosidade.

Quanto mais brilhante o Cepheid aparece da Terra, mais fácil é medi-lo. Alguns Cepheids podem ser vistos do solo, mas para medições mais precisas, ir para o espaço é a melhor aposta.

Enquanto Edwin Hubble foi capaz de medir Cepheids a cerca de 900.000 anos-luz de distância – uma distância espantosa para o tempo – dentro do universo que ainda está relativamente perto da Terra. Mais longe no espaço, os Cefeitos estão mais fracos e recuam mais rapidamente, que foi onde o Telescópio Espacial Hubble foi capaz de ajudar nos anos 90, após o seu lançamento. Em 2013, o Telescópio Espacial Gaia foi lançado para mapear com precisão as posições e luminosidades de aproximadamente 1 bilião de estrelas. Os seus lançamentos de dados também ajudaram a refinar o Hubble Constant.

Cepheids, no entanto, não são perfeitos para medir distâncias cósmicas. Entre outras dificuldades, encontram-se frequentemente em áreas poeirentas (que obscurecem alguns comprimentos de onda nas fotografias) e as mais distantes são difíceis de detectar porque são tão fracas da nossa perspectiva.

Outras técnicas surgiram para complementar as medições do Cepheid, tais como a relação Tully-Fisher, que é uma correlação entre a luminosidade de uma galáxia espiral e a sua velocidade de rotação, segundo Shoko Sakai, um associado de investigação do Observatório Astronómico Nacional Óptico. “A ideia é que quanto maior for a galáxia, mais rápida é a sua rotação”, escreveu ele. “Isso significa que se conhecer a velocidade de rotação da galáxia em espiral, pode dizer-se usando esta relação Tully-Fisher o seu brilho intrínseco (ou seja, quão brilhante é realmente essa galáxia). Comparando o brilho intrínseco com a magnitude aparente (o que realmente se observa – porque quanto mais longe a galáxia, mais fraca ela “aparece”), é possível calcular a sua distância.”

Telescopes que medem o fundo cósmico de microondas – como o Planck – utilizou outra técnica que examina as flutuações no fundo cósmico de microondas para determinar a constante.