Expansão do Universo e Tensão de Hubble

 Na Grécia antiga, os filósofos criaram a ideia de que o universo era infinito e eterno. Essa ideia ultrapassou séculos, e predominou por muito tempo devido a falta de evidências contrárias. 

Este dogma esteve presente em muitas obras científicas importantes, como por exemplo a Relatividade Geral de Einstein, publicada em 1915, onde nela Einstein para não contrariar séculos de pensamento de um universo estático, assumiu que deveria haver alguma força que “segurasse” a expansão do universo prevista em suas equações, criando então a Constante Cosmológica (Λ).

Algum tempo depois da publicação da Relatividade Geral, em 1927, o padre e físico Georges Lemaître reinterpreta a Relatividade Geral e propõe que é cabível a ideia de que o universo estaria se expandindo e que o universo partiu, em algum momento, de um único ponto, e chamou a ideia de “átomo primordial”.

Figura 1: Linha do tempo do universo pós Big bang.

 Dois anos mais tarde, em 1929, Edwin Powell Hubble, enquanto observava galáxias distantes no Observatório de Mount Wilson, notou que a maioria delas estava se afastando de nós. Ele percebeu isso devido ao efeito Doppler cosmológico, análogo ao efeito Doppler convencional. A distinção entre o cosmológico e o convencional reside no fato de que as galáxias distantes em si não estão em movimento que aumenta com a distância; em vez disso, é o próprio tecido do espaço que se expande, provocando um aumento na distância, e quanto maior a distância, mais tecido há para expandir.

 Essa expansão pode ser medida e descrita pela Lei de Hubble (v = H₀ × d). 

v = velocidade da expansão; H₀ = constante de Hubble; d = distância.

Apesar das fortes evidências trazidas pelas observações de Hubble, a ideia de um universo em expansão não convenceu a todos os físicos, na década de 40 Fred Hoyle por exemplo, por não ser favorável a ideia criticava a mesma abertamente, e em uma entrevista de rádio para a BBC ironizou a teoria usando o termo ‘Big Bang’ para ridicularizar a hipótese de como se parecia a expansão do universo. Mesmo assim, o apelido acabou ficando popular, e dessa forma o crítico Fred Hoyle acabou batizando acidentalmente a teoria de Lemaître.

 Décadas depois de Hubble, em 1965 Arno Penzias e Robert Wilson, trabalhando em uma antena de micro-ondas nos EUA usada para comunicação via satélite, detectaram um ruído constante que vinha de todas as direções do céu. Acidentalmente eles acharam um eco térmico do universo quando o mesmo tinha apenas cerca de 380 mil anos. Esse ruído já havia sido previsto pelo físico George Gamow junto com seus alunos Ralph Alpher e Robert Herman entre os anos 40 e 50, enquanto calculavam as implicações do Big Bang. E esse ruído é o que chamamos de Radiação cósmica de fundo (CMB). 

Figura 2: Mapa da radiação cósmica de fundo de micro-ondas (CMB).

 E é com essa descoberta que chegamos em um dos grandes problemas ainda não resolvidos da cosmologia: A Tensão de Hubble. A Tensão de Hubble representa um dos grandes desafios da cosmologia atual. Ela se manifesta como uma variação no valor da constante de expansão do universo(constante H₀, a constante de Hubble.), dependendo do método de medição utilizado. 

Por exemplo, a medição através da Radiação Cósmica de Fundo (CMB) fornece um valor de 67,4 km/s/Mpc, enquanto a medição por meio de supernovas de estrelas do tipo 1A próximas e cefeidas resulta em um valor significativamente maior, de 73,2 km/s/Mpc. Até o momento, os principais e mais confiáveis métodos de medição não parecem estar errados, mas divergem entre si mesmo que individualmente possuem barras de erros baixíssimas.

 Essa tensão sugere duas possibilidades principais: ou há algum erro técnico em nossos métodos mais confiáveis de medir a Constante de Hubble, ou existe um conhecimento fundamental sobre o universo que ainda nos falta. Isso poderia envolver a existência de partículas além do Modelo Padrão, a influência da Energia Escura ou, talvez, algo totalmente desconhecido. 

Seja qual for a resposta, a resolução da Tensão de Hubble tem o potencial de revolucionar a cosmologia. Os mais novos instrumentos de observação como o telescópio espacial James Webb estão sendo usados para tentar calibrar as distâncias e confirmar se a tensão permanece ou quem sabe, desaparece e encerra esse grande mistério.

Referências: 

d’ENTERRIA, David. Status of the Quark Gluon Plasma (QGP) search at RHIC: A PHENIX perspective. Lisboa, 15 abril 2005. Apresentação no 7th Workshop on Percolation, Heavy-Ion Collisions & Cosmic Rays. Disponível em: https://www.phenix.bnl.gov/phenix/WWW/publish/enterria/lisbon_apr05/lisbon_apr05.pdf. Acesso em: 12 out 2025. 

EINSTEIN, Albert. Die Feldgleichungen der Gravitation. Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften, 1915. 

PLANCK COLLABORATION. Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters. Astronomy & Astrophysics, v. 641, A6, 2020. 

RIESS, Adam G. et al. Cosmic Distances and Hubble's Constant. The Astrophysical Journal Letters, 2021.

 WIKIPÉDIA. Radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Wikipédia, a enciclopédia livre. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Radiação_cósmica_de_fundo_em_micro-ondas. Acesso em: 12 out. 2025. imagem CMB

Por: Lohan Gutz Rufino, integrante do Projeto de Ensino Clube de Astronomia e aluno do Curso Técnico em Química Integrado ao Ensino Médio, curso este oferecido pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul – Campus Feliz.