Fusão de estrelas de nêutrons podem solucionar o mistério da expansão do universo

Físicos de todo o mundo celebraram enquanto telescópios e observatórios da Terra e espaço capturavam uma “kilonova”. Duas estrelas de nêutrons se colidiram a 130 milhões de anos luz, enviando ondas gravitacionais, raios-x, raios gamma e ondas de luz para a Terra. Mas estes eventos também servem como uma nova ferramenta – cujo potencial pode responder uma das principais questões sobre o nosso universo: quão rápida é a expansão do nosso universo?

• Observatórios detectam ondas gravitacionais nascidas de fusão de estrelas de nêutrons

• Cientistas estão tendo dificuldades para determinar a velocidade da expansão do universo

Quanto mais olhamos, mais rápido as galáxias parecem se distanciar de nós. Essa propriedade vem com um número impresso no tecido do universo: a constante de Hubble. Mas o problema (que falamos no início deste ano) é que a constante de Hubble se difere dependendo de como ela é medida. Cientistas podem usar estas fusões de estrelas de nêutrons como “” e talvez um dia confirmar o valor real do número.

“Nós não entendemos todos os detalhes, ainda existem muitas incertezas sistemáticas que não podemos compreender”, disse Imre Bartos, professor assistente da Universidade da Flórida, ao Gizmodo. “Ondas gravitacionais podem ser importantes a isto”.

Uma maneira que os cientistas medem a constante de Hubble é observando a luz mais distante que podem ver: luz de apenas algumas centenas de milhares de anos depois do Big Bang, que os cientistas chamam de radiação cósmica de fundo em micro-ondas. O satélite Planck, da Agência Espacial Europeia, usa essa luz para medir a constante a cerca de 68 km/( s*Mpc), significando que para cada megaparsec adicional a distância que ele observa, ou a três milhões de anos luz, a fonte de luz se move 68 km/s mais rápido. Mas outros experimentos que requerem a combinação de muitas observações galácticas implicam que o valor, na verdade, é de 73 km/ (s*Mpc). Ambas as medidas são tão precisas que ou uma delas está errada, ou o universo é muito maior do que cientistas acreditavam anteriormente. As duas mensurações têm seus problemas – a primeira depende de uma grande suposição e a segunda introduz muitas potenciais fontes de erro, explica Anže Slosar, um cientista que estuda o problema extensivamente com o sua equipe no Laboratório Nacional de Brookhaven. Mas cientistas podem usar esta nova fusão de estrelas de nêutron para medir o valor da constante de Hubble diretamente sem precisar aglomerar diferentes observações. Eles coletaram a data da distância das estrelas de nêutron na onda gravitacional “GW170817” e determinaram a velocidade da galáxia hospedeira, chamada NGC 4993, analisando a luz.

O valor que eles reportaram era de 70 km/ (s*Mpc)… mais ou menos dez, de acordo com a pesquisa na Nature. Isso significa que as margens de erro eram tão grandes que os pesquisadores não poderiam determinar qual valor, 68 ou 73, era mais preciso. Mas não há problema nisso.

“Ela não não diz muito, mas é um caminho para o futuro”, diz Slosar. “Funciona maravilhosamente. Assim que detectarmos um número para estes eventos poderemos saber qual é o certo. A era de astronomia multi-mensagem além da luz”, astronomia incluindo as ondas gravitacionais, “finalmente aconteceu”.

Cientistas atualmente atualizam os detectores de ondas gravitacionais, incluindo tanto as máquinas LIGO como as Virgo. Mas quando todas elas voltarem a funcionar ano que vem, pesquisadores esperam ver pelo menos uma estrela de nêutron se fundir por mês, conforme reportamos. Isso redefinirá a medida.

“Para medir a constante de Hubble, o que temos das ondas gravitacionais não vale muito – não mudamos o nosso entendimento de como o universo se expande”, diz Bartos. “Mas isso mostra que poderemos mudá-lo muito em breve”.

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Imagem de topo: PK Blanchard/E. Berger/Pan-STARRS/DECam