Observações mais completas do Webb confirmam desafio à teoria cosmológica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/12/2024

Está aberta a temporada de novas ideias na cosmologia.
[Imagem: NASA/ESA/Adam G. Riess et al. (2022)]

Webb e Hubble confirmam a tensão

Novas observações feitas com o telescópio espacial James Webb indicam que uma nova "característica" do Universo - e não uma falha nas medições feitas nas observações - pode explicar o mistério de uma década sobre o motivo pelo qual o Universo está se expandindo mais rápido hoje do que em sua infância, bilhões de anos atrás.

O telescópio Hubble já havia mostrado essa disparidade na velocidade de expansão do Universo, e os primeiros dados do Webb também não haviam conseguido resolver esse enigma, que passou a ser conhecido como tensão de Hubble (o nome se refere não ao telescópio, mas ao astrônomo Edwin Hubble, o mesmo que dá nome ao telescópio espacial e que, juntamente com Georges Lemaitre, descobriu a expansão do Universo).

Os novos dados confirmam as medições do telescópio Hubble de distâncias entre estrelas e galáxias próximas, oferecendo uma verificação cruzada crucial para confirmar a incompatibilidade nas medições da misteriosa expansão do Universo, algo que permanece inexplicado até mesmo pelos melhores modelos de cosmologia.

"A discrepância entre a taxa de expansão observada do Universo e as previsões do modelo padrão sugere que nossa compreensão do Universo pode ser incompleta. Com dois telescópios emblemáticos da NASA agora confirmando as descobertas um do outro, devemos levar esse problema [da tensão de Hubble] muito a sério - é um desafio, mas também uma oportunidade incrível de aprender mais sobre nosso Universo", disse Adam Riess, da Universidade Johns Hopkins - Riess é um dos ganhadores do Nobel pela descoberta da aceleração da expansão do Universo.

O telescópio Webb não conseguiu resolver a tensão de Hubble.
[Imagem: NASA/ESA/CSA/STScI/Adam G. Riess (JHU, STScI)]

Entenda a tensão de Hubble

A incompatibilidade das observações astronômicas com as teorias está diretamente ligada à chamada "energia escura", um nome dado a uma substância ou força hipotética que estaria permeando vastas extensões de espaço entre as estrelas e as galáxias, sendo a responsável pela aceleração da expansão do Universo, que é medida por um número conhecido como "constante de Hubble".

A equipe usou três métodos diferentes para medir as distâncias da Terra até galáxias que hospedam supernovas, focando em distâncias previamente medidas pelo telescópio Hubble e conhecidas por produzir as medições "locais" mais precisas desse número.

As observações dos dois telescópios se alinharam de perto, revelando que as medições do Hubble são precisas e descartando uma imprecisão grande o suficiente para atribuir a tensão a um erro do Hubble.

Ainda assim, a constante de Hubble continua sendo um quebra-cabeça porque medições baseadas em observações do Universo atual (mais perto de nós) produzem valores mais altos em comparação com projeções feitas usando o modelo padrão da cosmologia, uma estrutura amplamente aceita para explicar como o Universo funciona, devidamente calibrado com dados do fundo cósmico de micro-ondas, a fraca radiação restante do Big Bang que permeia todo o espaço.

Enquanto o modelo padrão produz uma constante de Hubble de cerca de 67-68 quilômetros por segundo por megaparsec, as medições feitas pelos telescópios regularmente dão um valor mais alto, de 70 a 76, com uma média de 73 km/s/Mpc (Megaparsecs equivalem a 3,26 milhões de anos-luz, e um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano: 9,4 trilhões de quilômetros).

Essa incompatibilidade tem deixado os cosmólogos perplexos há mais de uma década, porque uma diferença de 5-6 km/s/Mpc é grande demais para ser explicada simplesmente por falhas nas técnicas de medição ou observação.

Três galáxias, batizadas de "monstros vermelhas", que contestam as teorias cosmológicas.
[Imagem: NASA/CSA/ESA, M. Xiao & P. A. Oesch, G. Brammer, Dawn JWST Archive]

Aceitam-se novas ideias

Como os novos dados do telescópio Webb descartam vieses significativos nas medições do telescópio Hubble, a tensão de Hubble pode resultar de fatores desconhecidos ou lacunas na compreensão da física, enfim, algo ainda a ser descoberto.

Embora a constante de Hubble não tenha um efeito prático no Sistema Solar, na Terra ou na nossa vida cotidiana, ela revela a evolução do Universo em escalas extremamente grandes, com vastas áreas do próprio espaço se estendendo e empurrando galáxias para mais distantes umas das outras.

Assim, é um valor fundamental, usado para mapear a estrutura do Universo, explicar sua evolução desde o Big Bang e calcular outros aspectos fundamentais do cosmos.

O modelo padrão explica a evolução das galáxias, o fundo cósmico de micro-ondas, as abundâncias de elementos químicos no Universo e muitas outras observações importantes, baseadas nas leis conhecidas da física. No entanto, ele não explica a natureza da matéria escura e da energia escura, componentes misteriosos do Universo estimados como responsáveis por 96% de sua composição e expansão acelerada.

Certos, agora, de que é necessário ir além do modelo padrão da cosmologia, os cientistas declaram estar oficialmente aberta a temporada de novas ideias.

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