O telescópio James Webb confirma que há algo seriamente errado com a nossa compreensão do universo

Dependendo de onde olhamos, o universo está se expandindo em ritmos diferentes. Agora, os cientistas que utilizaram os telescópios espaciais James Webb e Hubble confirmaram que a observação não se deve a um erro de medição.

Ilustração da expansão do Universo. (Crédito da imagem: Mark Garlick/Science Photo Library via Getty Images) 

Os astrônomos usaram os telescópios espaciais James Webb e Hubble para confirmar um dos enigmas mais preocupantes de toda a física – que o Universo parece estar a expandir-se a velocidades surpreendentemente diferentes, dependendo de onde olhamos.

Este problema, conhecido como Tensão de Hubble, tem o potencial de alterar ou mesmo derrubar completamente a cosmologia. Em 2019, medições do Telescópio Espacial Hubble confirmaram que o quebra-cabeça era real; em 2023, medições ainda mais precisas do Telescópio Espacial James Webb (James Webb) cimentaram a discrepância.

Agora, uma verificação tripla feita por ambos os telescópios trabalhando juntos parece ter eliminado para sempre a possibilidade de qualquer erro de medição. O estudo, publicado em 6 de fevereiro no Astrophysical Journal Letters, sugere que pode haver algo seriamente errado com a nossa compreensão do universo.

“Com os erros de medição negados, o que resta é a possibilidade real e emocionante de termos compreendido mal o universo”, disse o principal autor do estudo, Adam Riess, professor de física e astronomia na Universidade Johns Hopkins, em um comunicado.

Reiss, Saul Perlmutter e Brian P. Schmidt ganharam o Prêmio Nobel de Física de 2011 pela descoberta da energia escura em 1998, a força misteriosa por trás da expansão acelerada do universo.

Atualmente, existem dois métodos “padrão ouro” para descobrir a constante de Hubble, um valor que descreve a taxa de expansão do universo. A primeira envolve debruçar-se sobre pequenas flutuações na radiação cósmica de fundo (CMB) – uma antiga relíquia da primeira luz do Universo produzida apenas 380.000 anos após o Big Bang.

Entre 2009 e 2013, os astrônomos mapearam esta penugem de micro-ondas usando o satélite Planck da Agência Espacial Europeia para inferir uma constante de Hubble de aproximadamente 46.200 mph por milhão de anos-luz, ou cerca de 67 quilômetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc).

As câmeras infravermelhas do James Webb permitem observar o universo com detalhes mais precisos do que qualquer telescópio anterior. (Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, J. Diego (Instituto de Física de Cantabria), B. Frye (Universidade do Arizona), P. Kamieneski (Universidade Estadual do Arizona), T. Carleton (Universidade Estadual do Arizona) e R Windhorst (Universidade do Arizona), A. Pagan (STScI), J. Summers (Arizona State University), J. D’Silva (University of Western Australia), A. Koekemoer (STScI), A. Robotham (University of Western Austrália) e R. Windhorst (Universidade do Arizona))

O segundo método usa estrelas pulsantes chamadas variáveis Cefeidas. As estrelas Cefeidas estão morrendo e suas camadas externas de gás hélio crescem e encolhem à medida que absorvem e liberam a radiação da estrela, fazendo-as piscar periodicamente como lâmpadas de sinalização distantes.

À medida que as Cefeidas ficam mais brilhantes, elas pulsam mais lentamente, dando aos astrônomos um meio de medir o seu brilho absoluto. Ao comparar este brilho com o brilho observado, os astrônomos podem encadear as Cefeidas numa “escada de distância cósmica” para perscrutar cada vez mais profundamente o passado do Universo. Com esta escada instalada, os astrônomos podem encontrar um número preciso para sua expansão a partir de como a luz das Cefeidas foi esticada ou deslocada para o vermelho.

Mas é aqui que começa o mistério. De acordo com as medições das variáveis Cefeidas feitas por Riess e seus colegas, a taxa de expansão do universo é de cerca de 74 km/s/Mpc: um valor impossivelmente alto quando comparado com as medições do Planck. A cosmologia foi lançada em território desconhecido.

“Não chamaríamos isso de tensão ou problema, mas sim de crise”, disse David Gross, astrônomo ganhador do Prêmio Nobel, em uma conferência de 2019 no Instituto Kavli de Física Teórica (KITP), na Califórnia.

Inicialmente, alguns cientistas pensaram que a disparidade poderia ser resultado de um erro de medição causado pela mistura de Cefeidas com outras estrelas na abertura do Hubble. Mas em 2023, os investigadores usaram o James Webb mais preciso para confirmar que, para os primeiros “degraus” da escada cósmica, as medições do Hubble estavam corretas. No entanto, a possibilidade de se aglomerar ainda mais no passado do universo permaneceu.

Para resolver este problema, Riess e os seus colegas basearam-se nas suas medições anteriores, observando mais 1.000 estrelas Cefeidas em cinco galáxias hospedeiras tão remotas quanto 130 milhões de anos-luz da Terra. Depois de comparar os seus dados com os do Hubble, os astrônomos confirmaram as suas medições anteriores da constante de Hubble.

“Agora abrangemos toda a gama daquilo que o Hubble observou e podemos descartar um erro de medição como a causa da Tensão do Hubble com uma confiança muito elevada,” disse Riess. “Combinar o Webb e o Hubble dá-nos o melhor dos dois mundos. Descobrimos que as medições do Hubble permanecem fiáveis à medida que subimos mais na escada da distância cósmica.” 

Em outras palavras: a tensão no cerne da cosmologia veio para ficar.

Fonte: Livescience.com