Os astrónomos usaram recentemente as idades de mais de 155.000 estrelas na Via Láctea para estimar de forma independente a idade do Universo. Os resultados mostram que o Universo tem pelo menos 13,7 mil milhões de anos, fornecendo novas e fortes evidências da actualmente amplamente aceite "idade padrão do Universo" de cerca de 13,8 mil milhões de anos. Uma pesquisa relevante foi submetida à plataforma de pré-impressão arXiv em 1º de julho, apontando ainda para o seguinte: Resolver o problema da “tensão de Hubble” que tem perturbado a comunidade cosmológica por muitos anos pode exigir encontrar a resposta no “universo tardio” em vez de derrubar todo o modelo cosmológico padrão.

A determinação da idade do universo está intimamente relacionada com a chamada “tensão de Hubble”. Existem atualmente duas maneiras principais de medir a taxa de expansão do universo (ou seja, constante de Hubble): Uma é usar o "brilho residual" do Big Bang - a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB) para estimar a história de expansão do universo sob a suposição do Modelo Cosmológico Padrão (ΛCDM), obtendo uma idade aproximada do universo de 13,8 bilhões de anos; a outra baseia-se em observações diretas do universo local, incluindo "velas padrão", como variáveis ​​Cefeidas e supernovas, e fornece uma taxa de expansão mais elevada, correspondendo a uma idade do universo de apenas cerca de 12,5 mil milhões a 12,9 mil milhões de anos. A diferença no valor da constante de Hubble entre os dois métodos é de cerca de 9%. Essa “incompatibilidade” é chamada de “tensão de Hubble”.

Este novo estudo foi liderado por Indranil Banik, da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido. A equipa não começou com o modelo cosmológico geral, mas voltou-se para as estrelas mais antigas da Via Láctea, tratando-as como “fósseis” que registam a história inicial do Universo. A equipa de investigação destacou que se uma estrela com uma história de cerca de 13 mil milhões de anos puder ser encontrada, a idade real do Universo deve ser maior, porque a formação de estrelas após o Big Bang também leva um certo tempo.

Em um trabalho específico, a equipe selecionou inicialmente 247.103 chamadas “subgigantes” como amostras. Este tipo de estrela acaba de sair do estágio estelar da sequência principal e sua estrutura interna e estágio evolutivo tornam mais fácil estimar com precisão sua idade. Estes dados estelares vêm do Telescópio Guo Shoujing da China (LAMOST) e do projeto europeu de pesquisa Gaia. Os pesquisadores selecionaram objetos que não atendiam às características de "estrelas antigas típicas" por meio de triagem de composição química e combinaram-nos com outro conjunto de métodos independentes de verificação cruzada e, finalmente, obtiveram uma "amostra refinada" de 155.600 estrelas.

Ao analisar estas estrelas mais antigas e de vida extremamente longa na Via Láctea, a equipa de investigação descobriu que a estrela mais antiga entre elas tem cerca de 13,73 mil milhões de anos, com uma incerteza estatística de cerca de mais 18 milhões de anos e menos 15 milhões de anos. Se considerarmos também que as próprias estrelas demoraram cerca de 200 milhões de anos a formar-se após o Big Bang, então este resultado é altamente consistente com a idade do Universo de cerca de 13,8 mil milhões de anos prevista pelo modelo cosmológico padrão combinado com observações cósmicas de fundo em micro-ondas. Este valor também é bastante consistente com resultados anteriores baseados em outras estrelas antigas e aglomerados globulares.

É importante notar que a equipe de pesquisa também enfatizou que os resultados atuais ainda são limitados por incertezas em muitos aspectos, incluindo o número de amostras, critérios de triagem de qualidade, suposições do modelo de evolução estelar, escalas de tempo de formação de estrelas e as próprias previsões teóricas. Cada fator trará aproximadamente um limite superior de erro de cerca de 150 milhões a 200 milhões de anos. Portanto, será difícil melhorar qualquer ligação por si só para dar um "salto adiante" na precisão da determinação da idade do Universo no curto prazo.

Apesar destas fontes de erro, a nova estimativa da idade mínima do Universo ainda é significativamente superior aos 12,5 a 12,9 mil milhões de anos que seriam obtidos simplesmente extrapolando a taxa de expansão local para quase toda a história do Universo. Isto significa que se a “tensão de Hubble” tem as suas raízes na nova física, é mais provável que só tenha surgido em algum momento posterior na história do universo, em vez de dominar a evolução global do universo desde o início.

A equipa de investigação destacou que isto pode implicar que o método de expansão do Universo mudou de alguma forma ao longo dos últimos milhares de milhões de anos, ou que existem características especiais no ambiente local do Universo em que vivemos, tais como buracos de grande escala, fazendo com que a taxa de expansão observada localmente seja “artificialmente elevada”. O artigo escreve que, com base nas evidências existentes, o chamado “esquema do universo tardio” está se tornando cada vez mais um dos fortes candidatos para explicar a tensão de Hubble; outra possibilidade é que estejamos numa enorme região local de subdensidade (vazio), fazendo com que a taxa de expansão medida localmente seja mais elevada.

Este trabalho foi submetido à plataforma de pré-impressão arXiv sob o título "Estimativa da idade do universo usando uma grande amostra das estrelas mais antigas da Via Láctea", acrescentando um voto do "relógio estelar" à discussão em curso em torno da idade do universo e do debate sobre a constante de Hubble. Para os investigadores que pretendem defender o modelo cosmológico padrão, os novos resultados são, sem dúvida, um tiro no braço; mas para resolver completamente o "problema cósmico" da tensão de Hubble, múltiplas observações e trabalhos teóricos do universo primitivo e tardio ainda serão necessários no futuro.