Quando um observatório encerra a operação, é natural imaginarmos o fim de um ciclo. No caso do Telescópio Cosmológico do Atacama (ACT), porém, o desligamento marca apenas o início de uma nova fase para a cosmologia. A última remessa de dados, liberada após quase duas décadas de observações no deserto chileno, reforçou uma das maiores dores de cabeça da física atual — a Tensão de Hubble — e varreu da mesa diversas hipóteses que tentavam resolvê-la. Este guia aprofunda as descobertas, explica seus impactos e aponta os caminhos que a ciência precisará trilhar a partir de agora.

1. Entendendo a Tensão de Hubble

1.1 O que é a constante de Hubble?

A constante de Hubble (H₀) é um número que expressa a taxa de expansão atual do Universo, medindo quantos quilômetros por segundo as galáxias se afastam umas das outras a cada megaparsec (aproximadamente 3,26 milhões de anos-luz) de distância.

1.2 Dois caminhos de medição, um conflito crescente

• Método “cosmológico”: parte da Radiação Cósmica de Fundo (RCF), também chamada de “luz mais antiga do Universo”. Ao observarmos esse eco do Big Bang, inferimos o valor de H₀ fazendo retro-engenharia — calculamos as condições iniciais e projetamos a expansão até hoje. É uma abordagem indireta, mas abrangente.
• Método “local”: utiliza velas padrão, como supernovas do tipo Ia e variáveis Cefeidas, para medir distâncias galácticas relativamente próximas (centenas de milhões de anos-luz). Esse processo é direto e depende menos de modelos teóricos.

O problema: os dois caminhos não convergem. Enquanto as medições da RCF sugerem H₀ ≈ 67 km/s/Mpc, observações locais alcançam ≈ 73 km/s/Mpc. A diferença de ~9% é estatisticamente significativa e ficou conhecida como Tensão de Hubble.

1.3 Por que a tensão é tão séria?

Se H₀ estiver realmente errado em um dos métodos, nossa compreensão da matéria escura, energia escura e até da física de partículas pode precisar de revisão. A constante de Hubble está no coração do modelo cosmológico padrão (ΛCDM). Como analogia, é como descobrir que o velocímetro de todos os carros do mundo está marcando errado: não mexe só no carro, mas em toda a regulamentação de trânsito.

2. Telescópio Cosmológico do Atacama: engenharia a 5.000 m de altitude

2.1 Breve histórico da missão

Inaugurado em 2007 no planalto de Chajnantor, norte do Chile, o ACT foi concebido com foco especial na polarização da RCF. Ele sucedeu estudos pioneiros de satélites como WMAP e, mais tarde, o europeu Planck, propondo um olhar de resolução cirúrgica para pequenos trechos do céu.

2.2 Características técnicas que fizeram diferença

• Espelho primário de 6 m: quatro vezes maior que o de Planck (1,5 m), proporcionando poder de resolução de arcminutos. É como trocar um binóculo por um telescópio profissional.
• Localização privilegiada: 5.190 m de altitude no deserto do Atacama, um dos pontos mais secos do planeta. A baixa umidade reduz o ruído atmosférico em micro-ondas.
• Instrumentação de polarização: detectores bolométricos sensíveis a micro-ondas em múltiplas frequências (de 90 GHz a 230 GHz), capazes de separar o sinal primordial de interferências locais, como poeira galáctica.
• Atualizações modulares: ao longo da missão, o ACT recebeu novos instrumentos (por exemplo, o ACTPol e, depois, o Advanced ACTPol), aumentando a sensibilidade sem precisar de um satélite inteiro.

2.3 Por que polarização importa?

A RCF não traz apenas variações de temperatura; sua polarização registra a orientação do campo eletromagnético. Esse “rastro” contém informações sobre oscilações acústicas, campos magnéticos e até ondas gravitacionais primordiais. Medir polarização é parecido com examinar a tinta sob luz ultravioleta: o desenho é o mesmo, mas detalhes ocultos saltam aos olhos.

3. Como o ACT refinou o retrato da Radiação Cósmica de Fundo

3.1 O Data Release 6 (DR6) em números

• Mais de 500 deg² do céu mapeados com resolução de 1,3 arcmin.
• Precisão de polarização melhor que 7 µK-arcmin em 150 GHz, superando dados anteriores em fator de 2–3.
• Três artigos da colaboração publicados no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, abordando power spectra, parâmetros cosmológicos e limites a novos modelos.

3.2 Complementaridade com o satélite Planck

Planck fornece a foto “wide angle” do Universo; o ACT, o zoom de alta resolução. Juntos, permitem:

• Calibração cruzada: minimiza erros sistemáticos individuais.
• Better foreground cleaning: a sobreposição de frequências diferentes ajuda a remover emissões de poeira.
• Teste de robustez: ambos obtêm valores de H₀ consistentes (≈67 km/s/Mpc), reforçando que o problema não é ruído estatístico.

3.3 Implicações dos novos mapas de polarização

A polarização rendeu quatro bônus científicos:

1. Parâmetros cosmológicos refinados: margem de erro menor em densidade de matéria (Ω_m) e densidade bariônica (Ω_b).
2. Limites a neutrinos estéreis: possíveis partículas que alterariam a formação de estruturas. Os dados restringem sua massa efetiva e afastam esse “culpado” da Tensão de Hubble.
3. Busca por modos B: assinatura de ondas gravitacionais primordiais. Nada foi detectado acima do ruído, mas novos limites ajudam futuros experimentos.
4. Medida independente de lentes gravitacionais: o ACT mapeia pequenas distorções na RCF causadas por matéria ao longo da linha de visão, checando a consistência do ΛCDM.

4. Impacto direto: a Tensão de Hubble fica mais firme e modelos caem

4.1 Resultado consolidado

Combinar ACT + Planck convergiu para H₀ = 67,6 ± 0,5 km/s/Mpc. Esse valor entra em choque com medições locais (por exemplo, 73,3 ± 1,0 km/s/Mpc do projeto SH0ES) em nível de 5σ — o patamar em que a física de partículas costuma anunciar descoberta (lembre do bóson de Higgs).

4.2 O “massacre” de 30 modelos estendidos

Para sanar a tensão, teóricos propuseram ajustes ao ΛCDM: energia escura dinâmica, interação matéria-radiação, curvatura espacial residual, entre outros. O ACT testou cerca de 30 variações e todas foram descartadas em 95% de confiança estatística. Em termos práticos:

Imagem: Brunohitam

• Foco em menos teorias, mas mais sólidas.
• Eliminação de becos sem saída experimental.
• Pressão por medições independentes extras (desacopladas de RCF e de supernovas) — como lentes fortes gravitacionais e ondas gravitacionais.

4.3 O que ainda poderia explicar a tensão?

• Erros sistemáticos não identificados em supernovas ou Cefeidas: calibração, extinção por poeira, amostragem limitada.
• Física nova antes da recombinação: decaimento de partículas exóticas que alterariam o som primordial.
• Variações tardias na energia escura: mas exigiriam comportamento “finamente sintonizado” para não afetar outras observações.

Note que nenhuma dessas alternativas é, ainda, convincente — mas o jogo segue aberto.

5. Próximos passos: as frentes que podem destravar o enigma

5.1 Observatórios CMB de próxima geração

• CMB-S4: rede de telescópios no Polo Sul e Chile, projetada para mapear a RCF com sensibilidade vinte vezes maior.
• Simons Observatory: já em construção, herdará expertise do ACT, operando na mesma região de céu para continuidade estatística.

5.2 Telescópios óticos e infravermelhos

• Rubin/LSST: catálogos de bilhões de galáxias irão aprimorar medições de lentes fortes, uma terceira via para H₀.
• JWST: sensibilidade infravermelha permite calibrar Cefeidas em galáxias distantes, reduzindo erros sistemáticos.

5.3 Missões espaciais focadas em energia escura

• Euclid (ESA) e Roman (NASA): mapeamento 3D da distribuição de matéria até z ≈ 2,5 testará possíveis variações da energia escura.

5.4 Novas “réguas cósmicas”

Ondas gravitacionais de kilonovas (fusões de estrelas de nêutrons) servem como “sirenes padrão”. Uma detecção simultânea de luz e gravidade — como a GW170817 — fornece distância absoluta e pode gerar um valor de H₀ independente.

6. Por que se importar? Impactos além da astrofísica

6.1 Consolidação do modelo de partículas

Mudanças no conteúdo energético do Universo podem apontar para novas partículas, como neutrinos estéreis ou candidatos à matéria escura. Isso impacta diretamente experimentos terrestres (LHC, detectores subterrâneos, etc.).

6.2 Tecnologia e spin-offs instrumentais

Desenvolver detectores bolométricos criogênicos ou óticas de grande diâmetro gera inovações em imageamento biomédico, comunicações por micro-ondas e sensores quânticos. A “ciência pura” do ACT já reverbera em patentes no setor privado.

6.3 Questões filosóficas e educacionais

Redefinir a expansão do Universo toca um ponto existencial: nossa história cósmica. Usar a Tensão de Hubble como tema em sala de aula demonstra o método científico em tempo real — hipóteses, testes, refutações — reforçando o pensamento crítico.

7. Como acompanhar e até contribuir

7.1 A ciência aberta do ACT

Os dados DR6 são públicos. Pesquisadores, estudantes e amadores podem baixar mapas de temperatura e polarização, brincar com Python notebooks e até caçar anomalias.

7.2 Projetos de ciência cidadã

• Cosmology@Home: empresta poder de processamento ocioso de PCs para rodar simulações de parâmetros cosmológicos.
• Einstein@Home: foca em ondas gravitacionais, mas contribui indiretamente refinando fontes que podem medir H₀.

7.3 Formação acadêmica direcionada

Universidades brasileiras já oferecem disciplinas e pós-graduações em cosmologia observacional. Engajamento na colaboração Simons ou CMB-S4 é possível através de intercâmbios e bolsas de doutorado-sanduíche.

Conclusão

O fim operacional do Telescópio Cosmológico do Atacama não fecha um capítulo; ele inaugura uma era de escrutínio ainda mais rigoroso sobre a estrutura do nosso Universo. Ao confirmar a Tensão de Hubble e descartar 30 rotas teóricas, o ACT limpou o terreno — uma limpeza bem-vinda que poupa recursos e direciona atenção para as perguntas certas. Se há algo de errado com a forma como entendemos a expansão cósmica, agora sabemos exatamente onde procurar. De satélites de última geração a “sirenes” de ondas gravitacionais, a próxima década promete um salto de conhecimento. Para quem acompanha de perto (ou deseja entrar na área), estamos diante de uma oportunidade rara: observar, em tempo real, a ciência moldando — ou remodelando — os alicerces do Universo.