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# Física # Cosmologia e Astrofísica Não Galáctica # Astrofísica solar e estelar

A Tensão de Hubble: Um Dilema Cósmico

Explorando as questões em torno da constante de Hubble e suas implicações cósmicas.

Indranil Banik, Harry Desmond, Nick Samaras

― 9 min ler


Tensão de Hubble Tensão de Hubble Explicada à constante de Hubble. Investigando mistérios cósmicos ligados
Índice

A gente vive em um universo que tá sempre se expandindo, e essa expansão não é só uma ideia vaga-é um fato mensurável. Os cientistas tão tentando entender exatamente quão rápido nosso universo tá crescendo, e é aí que entra a Constante de Hubble. Pensa nela como o limite de velocidade do universo.

Agora, aqui que tá a pegadinha: os cientistas perceberam um problema. O limite de velocidade que eles medem localmente-com Supernovas do Tipo Ia, por exemplo-não bate com o limite de velocidade que eles tiram da observação do fundo cósmico de micro-ondas (CMB), que é aquele "brilho" fraquinho do Big Bang. Essa desconexão é como receber duas leituras diferentes no velocímetro-uma dizendo que você tá a 60 mph e outra dizendo que você tá a 80 mph. Esse dilema é o que os cientistas chamam de “tensão de Hubble.”

Qual é a do Constante Gravitacional?

Vamos apimentar as coisas! Imagina que a constante gravitacional, um número fundamental que mostra como a gravidade funciona, age como um ioiô-às vezes ela sobe e desce, o que é bem incomum pra um constante científico! Já foi sugerido que se esse número tivesse caído abruptamente há cerca de 130 milhões de anos, isso poderia explicar a tensão de Hubble.

Mas espera! Se a constante gravitacional caiu, isso teria afetado o brilho das supernovas e, portanto, as distâncias que calculamos a partir delas. Meio que tentar medir a altura do seu amigo enquanto tá em cima de um balança! Se o brilho não fosse o que a gente pensava, então todos os nossos cálculos estariam errados.

Glaciação: Não É Só Para Sorvete

Vamos mudar de assunto por um segundo. Você pode pensar que a única coisa que pode esfriar é seu sorvete quando fica fora. No entanto, se o brilho do sol caísse significativamente, a Terra poderia ter passado por uma fase de glaciação enorme. Imagina uma Terra Bola de Neve onde tudo tá coberto de gelo!

Você pensaria que isso aconteceu nos últimos 500 milhões de anos, já que não temos registros de uma Era do Gelo assim. Então, se nossa constante gravitacional tivesse despencado, poderíamos ter enfrentado uma aventura gelada-mas ninguém se preparou pra isso!

Problemas para o Sol e Evolução Estelar

Vamos dar um passo adiante. Se a constante gravitacional realmente flutuou, não só mudaria o brilho das supernovas; também aceleraria ou desaceleraria como as estrelas evoluem, especialmente nosso sol. Se nosso sol tivesse queimado mais quente por mais tempo por causa de uma constante gravitacional maior, ele teria usado dois terços do seu suprimento de combustível ao invés de metade.

O que isso significa? Bem, se o sol parecesse estar envelhecendo mais rápido, os cientistas começariam a coçar a cabeça, especialmente quando descobrem que os meteoritos mais antigos não batem com a "aparente" idade do sol. É como descobrir que sua avó "sempre jovem" tem uma crise de idade secreta!

Fluxo de Hubble e Supernovas: A Dança Cósmica

Agora, vamos falar sobre supernovas do Tipo Ia. Esses fogos de artifício cósmicos são usados por astrônomos para medir distâncias porque brilham com um brilho consistente. Pense neles como aquele amigo confiável que aparece na hora certa com lanchinhos-sempre confiável pra se divertir! Mas se a constante gravitacional mudasse, isso poderia significar que essas supernovas são mais brilhantes do que pensávamos, levando nossas medições de distância pra uma montanha-russa.

Isso também significaria que estamos olhando pro universo através de um par de óculos quebrados, onde tudo parece estranho e descalibrado. Aqueles distantes cósmicos simplesmente não tão somando, dificultando pra os cientistas decifrar o verdadeiro limite de velocidade do universo!

A Duração de um Ano: Não É Um Número Simples Também

Com todas essas mudanças cósmicas, a duração de um ano também poderia ser jogada no caos. Se a constante gravitacional pulasse, o número de dias em um ano poderia não ficar o mesmo. Se seu ano mudasse de 365 dias pra, digamos, 330 dias, planejar suas férias de verão ficaria bem mais complicado. “Desculpa, amor! Não podemos fazer essa viagem porque eu preciso encontrar uma maneira de enfiar 12 meses em 10!”

O clima da Terra também é sensível a esse tipo de transição. Com tudo em fluxo, poderíamos esperar algumas flutuações loucas no clima, e ninguém gosta de surpresas quando se trata de planos de viagem!

Relógios Cósmicos: O Que Tá Acontecendo?

Falando em tempo, os cientistas usam diferentes métodos pra medir como o universo tá se expandindo e envelhecendo. Eles olham coisas como as idades das estrelas ou dos aglomerados de galáxias pra ter uma ideia do que tá acontecendo "por aí". Mas, se a constante gravitacional mudasse, isso bagunçaria essas medições também. É como tentar ler um relógio que de repente começa a andar pra trás-definitivamente não é o tipo de viagem no tempo que a maioria de nós tá esperando!

A Lua: Nosso Amigo Fiel

E não vamos esquecer do nosso querido amigo, a Lua. Uma mudança na gravidade não afetaria só a Terra, mas a Lua também! Se a força gravitacional caísse de repente, a Lua poderia se afastar mais da Terra, mudando as marés e talvez até levando alguns peixes bem confusos!

Imagina que eles tão planejando o jantar, mas de repente se encontram nadando em águas mais profundas porque os níveis do oceano mudaram inesperadamente. Eles melhor começar a arrumar as malas e procurar um novo lugar pra viver!

Evolução Estelar: Que Montanha-Russa!

A GSM afeta como as estrelas evoluem, mudando suas vidas e brilho. Se as estrelas tivessem queimando mais rápido do que deveriam, a gente poderia se perguntar pra onde foram todas as "estrelas antigas". É como perder aquele amigo “legal” porque ele se esbaldou demais quando era mais novo.

Se as estrelas aparecessem mais rápido do que você consegue dizer “supernova", isso bagunçaria tudo, desde nosso entendimento das idades estelares até como percebemos a linha do tempo do universo.

O Universo Tá Tentando Nos Confundir?

Nesse ponto, você pode estar balançando a cabeça, se perguntando se o universo tá fazendo uma pegadinha cósmica com a gente. Com todas essas mudanças, como os cientistas podem realmente entender o que tá rolando? A resposta é que eles têm que ser como detetives tentando resolver um mistério-e nossa, tem muita pista!

A Escada de Distância: Uma Estrutura Bamba

Os astrônomos dependem de vários indicadores de distância pra avaliar quão longe estão diferentes objetos cósmicos. Essa “escada de distância” pode ficar bamba se um dos degraus não aguentar. Se tudo isso for baseado em uma constante gravitacional errada, então você poderia dizer que estamos em uma comédia cósmica enquanto os cientistas tentam entender suas descobertas.

Cronômetros Cósmicos: Envelhecendo Estrelas

Pra envelhecer estrelas e galáxias, os cientistas podem usar objetos celestiais conhecidos como cronômetros cósmicos. Esses são basicamente como os relógios antigos do universo, permitindo que os cientistas estimem quanto tempo passou entre os eventos. No entanto, se a gravidade der uma rápida dançada e mudar, eles podem se ver olhando pra um relógio que acelerou no tempo, dando idades super imprecisas!

Um Resumo dos Problemas Cósmicos

Agora, tá claro que o GSM (Modelo de Passo Gravitacional) traz uma bagunça de problemas cósmicos que os cientistas ainda tão tentando desvendar.

  1. Se a constante gravitacional mudou, isso poderia ter afetado drasticamente o clima da Terra, potencialmente mergulhando nosso planeta em uma mini Era do Gelo.
  2. A evolução estelar fica confusa com uma constante gravitacional mudando, levando a discrepâncias na idade real das estrelas.
  3. Nossa amável Lua poderia acabar como um amigo à deriva, complicando as marés e talvez a agenda de pesca.
  4. O número de dias em um ano pode não ficar fixo, potencialmente dificultando os planos de férias e a vida normal na Terra.

Testes Futuros: O Que Observar

O que o futuro reserva? Bem, os cientistas podem fazer testes pra juntar mais evidências. Eles podem olhar como as estrelas tão evoluindo e tentar observar ondas gravitacionais-ondulações no espaço-tempo que poderiam revelar os segredos do universo.

Se essas ondas cósmicas puderem ser rastreadas, isso pode ajudar a amarrar as pontas soltas e trazer clareza em meio à confusão do universo!

Pensamentos Finais: A Comédia Cósmica Continua

Nessa comédia cósmica, com seus vários reveses, os cientistas tão navegando em um vasto universo cheio de mistério. A constante gravitacional, as estrelas e a idade do universo são todos parte de uma grande peça. À medida que eles coletam mais evidências e refinam suas medições, podemos descobrir que o universo é muito mais previsível do que parece.

Afinal, não é isso que é divertido na ciência? Descobrir as reviravoltas enquanto tentamos entender nosso universo em constante expansão! Então, além de manter os céus limpos pra observar as estrelas, vamos relaxar e curtir essa viagem cósmica sabendo que, enquanto não temos todas as respostas, a busca por elas é metade da empolgação!

Fonte original

Título: Strong constraints on a sharp change in $G$ as a solution to the Hubble tension

Resumo: It has been proposed that if the gravitational constant $G$ abruptly decreased around 130 Myr ago, then Type Ia supernovae (SNe) in the Hubble flow would have a different luminosity to those in host galaxies with Cepheid distances. This would make Hubble flow SNe more distant, causing redshifts to rise slower with distance, potentially solving the Hubble tension. We find that since the luminosities of Sun-like stars scale as approximately $G^7$, the Solar luminosity would have dropped substantially 130 Myr ago in this scenario, pushing Earth into a planetary glaciation. However, there was no Snowball Earth episode in the last 500 Myr. The $G$ step model (GSM) also implies that the length of a year would have abruptly increased by about 10%, but the number of days per year has evolved broadly continuously according to geochronometry and cyclostratigraphy. The GSM would drastically alter stellar evolution, causing the Sun to have exhausted about 2/3 of its fuel supply rather than 1/2. This would lead to the helioseismic age of the Sun differing from that of the oldest meteorite samples, but these agree excellently in practice. There is also excellent agreement between the standard expansion history and that traced by cosmic chronometers, but these would disagree severely in the GSM. Moreover, distance indicators that use stellar luminosities would differ drastically beyond 40 Mpc from those that do not. These arguments cast very severe doubt on the viability of the GSM: the solution to the Hubble tension must be sought elsewhere.

Autores: Indranil Banik, Harry Desmond, Nick Samaras

Última atualização: 2024-11-22 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2411.15301

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.15301

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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