Telescópio Webb lança novas dúvidas sobre modelo do Big Bang

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/04/2023

As galáxias são jovens demais e grandes demais para que o modelo do Big Bang faça sentido, defendem alguns astrônomos.
[Imagem: Haojing Yan/Bangzheng Sun/JWST]

Big Balanço

Houve um alarde inicial de que as primeiras observações do telescópio espacial James Webb contestariam o modelo cosmológico padrão, mais conhecido como modelo do Big Bang, porque ele encontrou galáxias em uma idade do Universo quando elas não deveriam ser tão bem formadas e evoluídas como se via nas imagens.

Um movimento posterior dentro da comunidade científica tentou encontrar explicações para acomodar os novos dados, mas começaram a faltar argumentos quando análises mais detalhadas confirmaram as "galáxias que não deveriam existir" - não deveriam existir de acordo com o modelo do Big Bang.

Agora, uma nova análise mostrou um resultado tão contundente que a comunidade astronômica já admite mais abertamente a mudança para um novo consenso, um consenso de que "devemos repensar nossas teorias".

Um estudo publicado na revista Nature Astronomy mostra que seis das primeiras e mais massivas galáxias observadas pelo Webb contradizem o pensamento predominante na cosmologia.

Território desconhecido

Outros pesquisadores já haviam estimado que cada galáxia que aparece na visão mais profunda do Webb está sendo vista como era entre 500 e 700 milhões de anos após o Big Bang, mas elas têm mais de 10 bilhões de vezes a massa do nosso Sol. Uma das galáxias até parece ser mais massiva do que a Via Láctea inteira, apesar de nossa própria galáxia ter tido bilhões de anos a mais para se formar e crescer.

"Se as massas estiverem corretas, então estamos em território desconhecido," disse Mike Kolchin, da Universidade do Texas, nos EUA. "Vamos precisar de algo muito novo sobre a formação de galáxias ou uma modificação na cosmologia. Uma das possibilidades mais extremas é que o Universo estava se expandindo mais rápido logo após o Big Bang do que previmos, o que pode exigir novas forças e novas partículas."

Além disso, para que as galáxias se formassem e atingissem tal tamanho tão rapidamente, elas precisariam ter convertido quase 100% do gás disponível em estrelas.

"Normalmente, vemos um máximo de 10% do gás convertido em estrelas," disse Kolchin. "Logo, embora a conversão de 100% de gás em estrelas esteja tecnicamente no limite do que é teoricamente possível, na verdade isso exigiria que algo fosse muito diferente do que esperamos."

Em vez de cerca de 10%, como é usual (arco azul), os dados sugerem que essas candidatas a galáxias converteram 100% dos átomos disponíveis em estrelas.
[Imagem: Mike Boylan-Kolchin/University of Texas at Austin]

Novas ideias ou correções nos dados

O que conhecemos como modelo do Big Bang é chamado pelos astrônomos de modelo Lambda-CDM, onde a letra grega lambda (λ) representa a constante cosmológica, o valor atual da aceleração da expansão do Universo (a energia escura, em termos simples) e CDM é a sigla em inglês para matéria escura fria. Este é o paradigma padrão da cosmologia desde os anos 1990.

Contudo, se houver outras maneiras mais rápidas de formar galáxias do que este modelo permite, ou se mais matéria realmente estivesse disponível para formar estrelas e galáxias no início do Universo do que se pensava anteriormente, os astrônomos terão que mudar seu pensamento predominante.

As idades e as massas das seis galáxias são estimativas iniciais e precisarão de confirmação posterior com espectroscopia, um método que divide a luz em um espectro e analisa o brilho de diferentes cores. Essa análise pode sugerir que os buracos negros supermassivos centrais, que podem aquecer o gás circundante, podem estar tornando as galáxias mais brilhantes, de modo a fazê-las parecer mais massivas do que realmente são - mas isso exigirá outra explicação para buracos negros tão grandes tão cedo no Universo.

Ou talvez as galáxias sejam realmente muito mais velhas do que o originalmente calculado devido à poeira, que faz com que a cor da luz da galáxia mude para mais vermelho, dando a ilusão de ela estar a mais anos-luz de distância e, portanto, mais para trás no tempo.

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