Observações Mais Completas do 'Telescópio Espacial James Webb' Confirmam Desafio à Teoria Cosmológica

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No dia de ontem (10/12), o portal Inovação Tecnológica noticiou que observações mais completas do Telescópio Espacial James Webb confirmam desafio à teoria cosmológica.

 

[Imagem: NASA/ESA/Adam G. Riess et al. (2022)]

Está aberta a temporada de novas ideias na cosmologia.

 

Segundo a nota do portal, 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.

 

[Imagem: NASA/ESA/CSA/STScI/Adam G. Riess (JHU, STScI)]

O telescópio Webb não conseguiu resolver 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.

 

[Imagem: NASA/CSA/ESA, M. Xiao & P. A. Oesch, G. Brammer, Dawn JWST Archive]

Três galáxias, batizadas de "monstros vermelhas", que contestam as teorias cosmológicas.

 

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.

 

Saiba mais:

 

Artigo: JWST Validates HST Distance Measurements: Selection of Supernova Subsample Explains Differences in JWST Estimates of Local H0

Autores: Adam G. Riess, Dan Scolnic, Gagandeep S. Anand, Louise Breuval, Stefano Casertano, Lucas M. Macri, Siyang Li, Wenlong Yuan, Caroline D. Huang, Saurabh Jha, Yukei S. Murakami, Rachael Beaton, Dillon Brout, Tianrui Wu, Graeme E. Addison, Charles Bennett, Richard I. Anderson, Alexei V. Filippenko, Anthony Carr

Revista: The Astrophysical Journal

DOI: 10.3847/1538-4357/ad8c21

 

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