O Universo em expansão

O Campo Profundo do Hubble de 1995 cobriu uma região do céu com cerca de 1/13 da largura da Lua cheia e encontrou aproximadamente 3000 galáxias nela.

Galáxias se afastando

Quando a luz de uma galáxia é decomposta em um espectro, aparecem as conhecidas linhas escuras do hidrogênio, do cálcio e de outros elementos. Porém, em quase todas as galáxias, elas estão deslocadas para a extremidade vermelha. Esse desvio para o vermelho significa que a galáxia se afasta de nós. A NASA explica que Hubble relacionou as distâncias das galáxias, medidas com cefeidas, a esses desvios e descobriu que o desvio aumentava proporcionalmente à distância: uma galáxia duas vezes mais distante se afasta duas vezes mais rápido. Dois anos antes da publicação de Hubble, o físico belga Georges Lemaître já havia analisado as observações de Hubble e Vesto Slipher e concluído que o Universo está em expansão. Hoje essa relação é chamada de lei de Hubble-Lemaître.

Em fórmula: velocidade = H₀ × distância. H₀, a constante de Hubble, é medida em quilômetros por segundo por megaparsec, e um megaparsec equivale a 3.26 milhões de anos-luz. Com H₀ = 70, uma galáxia a 100 megaparsecs se afasta a cerca de 7000 km/s. Não são galáxias voando pelo espaço para longe especificamente de nós. O próprio espaço se expande, de modo que cada galáxia vê as outras se afastarem, como passas em um pão que cresce. Galáxias próximas podem contrariar essa tendência: Andrômeda, ligada a nós pela gravidade, está se aproximando.

A tensão de Hubble

Reconstituir a expansão de trás para frente permite estimar a idade do Universo. Um dividido por H₀ tem unidade de tempo; para H₀ = 70, o resultado é de cerca de 14 bilhões de anos, próximo dos 13.8 bilhões informados pela NASA com base em modelos detalhados. Mas duas famílias de medidas discordam. Ajustar o padrão da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, medida pelo satélite Planck da ESA, resulta em 67.4 ± 0.5 km/s por megaparsec. Medir distâncias diretamente com cefeidas e supernovas do tipo Ia usando o Hubble fornece cerca de 73. A diferença é de aproximadamente 8%, muito maior que o erro declarado por qualquer das equipes, e não desapareceu com a melhoria dos dados. Os astrônomos a chamam de tensão de Hubble, e ela pode apontar para uma física que ainda não compreendemos.

Quantas galáxias existem

Em 2016, uma equipe liderada por Christopher Conselice usou levantamentos do Hubble e de outros instrumentos, além de modelos de galáxias fracas demais para serem vistas, e concluiu que existem pelo menos 10 vezes mais: cerca de 2 trilhões de galáxias que existem ou já existiram no Universo observável. A maioria era pequena e se fundiu há muito tempo para formar galáxias maiores. Um estudo de 2021 com a sonda New Horizons da NASA, longe do brilho do Sol, mediu quão escuro o espaço realmente é. Depois, a NASA corrigiu seu anúncio para esclarecer que essas medidas impõem limites ao valor da luz total das galáxias, não à quantidade delas. Assim, o resumo honesto é que a contagem fica entre centenas de bilhões e cerca de dois trilhões, dependendo de como se contabilizam as galáxias de brilho tênue.