É um verdadeiro terramoto para o mundo da cosmologia. Uma equipa de astrónomos do Instituto Max Planck registou medições químicas estelares que podem colocar em xeque a forma como se mede a expansão do universo.

Afinal, as explosões utilizadas para medir a forma como o universo cresce — as supernova tipo Ia — têm propriedades diferentes do que se julgava. Ao contrário do que se pensava, a quantidade de manganês e ferro obedece a uma taxa fixa, ou seja, não aumenta ao longo do tempo. Isso sugere que existem outras formas de essas supernovas aconteceram — formas desconhecidas para os astrónomos.

Se assim for, a constante de Hubble — a taxa de expansão do universo na equação da Lei de Hubble, que serve para calcular distâncias no universo — pode não ser sempre válida, uma vez que ela parte do princípio que o brilho de todas essas explosões é constante, o que pode não ser verdade. Ou seja, a forma como calculamos a idade do universo e o papel da energia escura para a expansão do espaço podem não corretos.

O caótico mundo de uma supernova

Imagine que é um astronauta a vaguear pela Via Láctea e que testemunha a maior explosão a que a humanidade alguma vez assistiu — o trágico fim de uma estrela.  Essa explosão é uma supernova do tipo Ia, um autêntico berço de alguns dos elementos pesados no universo, como o manganês e o ferro. Foi por isso que estes astrónomos as escolheram para calcular a abundância destes elementos ao longo dos últimos 13 mil milhões de anos.

G299, o resultado de uma supernova do tipo Ia. Créditos: NASA/CXC/U.Texas

Fizeram-no estudando o espectro emitido pelas estrelas, uma espécie de impressão digital dos corpos luminosos que permite saber que elementos a compõem, uma vez que cada um deles tem uma assinatura. Quanto mais abundante for a quantidade de ferro detetada, mais velha é a estrela. Era como viajar no tempo.

Foi aqui que os astrónomos começaram a encontrar os dados mais surpreendentes. Ao contrário do que esperavam, a proporção de manganês e de ferro era constante ao longo de todos esses anos. Pensava-se que, à medida que o universo envelhecia, a quantidade de manganês aumentaria. Mas afinal não: havia uma constante entre a quantidade de manganês e de ferro. Essa constante verificava-se tanto dentro da Via Láctea como noutras galáxias.

Como pode a química abalar a cosmologia?

Até agora, assumia-se que as supernovas tipo Ia ocorriam quando uma anã branca (os restos mortais de uma estrela como o Sol) que orbitava uma outra estrela, sugando-lhe o hidrogénio à superfície, rebentava ao atingir o limite de massa que conseguia suportar.

Uma ilustração com o modelo atualmente aceite para a criação de uma supernova do tipo Ia. Créditos: ESA/ATG medialab/C. Carreau

O que é o desvio para o vermelho?

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Sabe quando está na rua e ouve uma mota a aproximar-se de si, a passar ao seu lado e a afastar-se novamente? Quando isso acontece, o barulho feito pela mota torna-se progressivamente mais agudo à medida que ela se aproxima de si e cada vez mais grave à medida que se distancia. Com a luz, acontece algo parecido: quando um objeto se afasta da Terra, a luz emitida por ele desvia-se em direção ao vermelho no espetro da radiação eletromagnética; e quando se aproxima-se, desvia-se para o azul.

É o limite de Chandrasekhar que, por ser constante, significa que a quantidade de matéria que explode e o brilho provocado pelo fenómeno é sempre o mesmo. Esse valor é usado pelos astrónomos para medir a velocidade a que o universo se está a expandir. Sabendo exatamente o brilho provocado pela explosão de uma supernova, basta compará-lo ao que é observável na Terra para calcular a distância entre os dois através do desvio para o vermelho.

Calculando a velocidade a que esse desvio para o vermelho ocorre, os astrónomos conseguem saber não só a rapidez com que a galáxia onde a supernova ocorreu se está a afastar de nós, como também a velocidade de expansão do universo. E é isso que está espelhado na constante de Hubble, um número que reflete a taxa com que o universo continua a crescer.

Acontece que, se a proporção entre a quantidade de manganês e de ferro parece constante ao longo do tempo, é porque podem existir outras formas a partir das quais as supernovas do tipo Ia nascem — formas essas que nada têm a ver com o limite de Chandrasekhar, o que pode significa que o brilho emitido por essas explosões não é sempre o mesmo como se assumia até agora. Logo, não seria cientificamente válido medir o ritmo de expansão do universo a partir de uma fonte de luz que, afinal, não emite sempre o mesmo brilho.

Nada disto é definitivo. Para dar solidez a esta teoria, é preciso que outras equipas científicas cheguem aos mesmos resultados e, entretanto, esperar por eventuais sinais desses fenómenos através da deteção de ondas gravitacionais e por dados de satélite. Para já, no entanto, os cosmólogos vão estar ocupados a pensar mais à frente. E a ponderar o que pode esta descoberta significar para aquilo que sabemos (ou julgamos saber) sobre a história do universo.

Título do artigo alterado às 10h para clarificar as consequências da teoria construída pelos investigadores com base nas medições químicas feitas em 43 estrelas.