É axiomático que o Universo esteja se expandindo. No entanto, a taxa de expansão não permaneceu a mesma. Parece que o Universo está a expandir-se mais rapidamente agora do que no passado.
Os astrónomos têm lutado para compreender isto e questionam-se se a aparente aceleração se deve a erros dos instrumentos. O JWST colocou essa questão de lado.
O astrônomo americano Edwin Hubble é amplamente creditado pela descoberta da expansão do Universo. Mas na verdade resultou de equações da relatividade e foi iniciado pelo cientista russo Alexander Freedman. A Lei de Hubble leva o nome de Edwin, e foi ele quem confirmou a expansão, chamada constante de Hubble, e atribuiu-lhe um valor mais preciso. Mede a rapidez com que as galáxias que não estão ligadas gravitacionalmente se afastam umas das outras. O movimento de objetos devido exclusivamente à constante de Hubble é chamado de fluxo de Hubble.
Medir a constante de Hubble significa medir distâncias a objetos distantes. Os astrônomos usam o escada de distância cósmica (CDL) para fazer isso. No entanto, a escada tem um problema.
Os primeiros degraus do CDL são medidas fundamentais que podem ser observadas diretamente. Paralaxe medição é a medição fundamental mais importante. Mas o método falha em grandes distâncias.
Além disso, os astrônomos usam velas padrão, coisas com brilho intrínseco conhecido, como supernovas e variáveis Cefeidas. Esses objetos e as suas relações ajudam os astrónomos a medir distâncias a outras galáxias. Isto tem sido difícil de medir, embora o avanço da tecnologia tenha feito progressos.
No entanto, outro par de problemas atormenta o esforço. A primeira é que diferentes telescópios e métodos produzem diferentes medições de distância. A segunda é que as nossas medições de distâncias e expansão não correspondem ao Modelo Padrão de Cosmologia, também conhecido como modelo Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Essa discrepância é chamada de tensão de Hubble.
A questão é: a incompatibilidade entre as medições e o LCDM pode ser explicada pelas diferenças dos instrumentos? Essa possibilidade tem de ser eliminada, e o truque é fazer um grande conjunto de medições de distância de um telescópio e compará-las com outro.
Uma nova pesquisa publicada no The Astrophysical Journal aborda o problema comparando as medições do Telescópio Espacial Hubble com as medições do JWST. É intitulado “JWST valida medições de distância HST: seleção de subamostra de supernova explica diferenças nas estimativas JWST de H local0.” O autor principal é Adam Riess, Professor Distinto da Bloomberg e Professor Thomas J. Barber de Física e Astronomia na Universidade Johns Hopkins. Riess também é ganhador do Nobel, ganhando o Prêmio Nobel de Física de 2011 “pela descoberta da expansão acelerada do Universo por meio de observações de supernovas distantes”, segundo o Instituto Nobel.
Em 2022, o Telescópio Espacial Hubble reuniu a amostra mais numerosa de velas padrão medidas homogeneamente. Mediu um grande número de velas padrão até cerca de 40 Mpc ou cerca de 130 milhões de anos-luz. “Em 2022, a maior coleção de SNe Ia medidos homogeneamente está completa para D menor ou igual a 40 Mpc ou redshift z menor ou igual a 0,01”, escrevem os autores da pesquisa. “Consiste em 42 SNe Ia em 37 galáxias hospedeiras calibradas com observações de Cefeidas com o Telescópio Espacial Hubble (HST), a herança de mais de 1000 órbitas (um número comparável de horas) investidas nos últimos aproximadamente 20 anos.”
Nesta pesquisa, os astrônomos usaram o poderoso JWST para verificar o trabalho do Hubble. “Nós verificamos a escada de distância Cepheid/Tipo Ia supernova (SN Ia) do Telescópio Espacial Hubble (HST), que produz o local mais preciso H0 (fluxo de Hubble), contra as primeiras subamostras do Telescópio Espacial James Webb (JWST) (~1/4 da amostra do HST) de SH0ES e CCHP, calibradas apenas com NGC 4258”, escrevem os autores. SH0ES e CCHP são esforços de observação diferentes destinados a medir a constante de Hubble. SH0ES significa Supernova H0 para Equação de Estado da Energia Escura, e CCHP significa Programa Chicago-Carnegie Hubble, que usa o JWST para medir a constante de Hubble.
“O JWST tem certas vantagens distintas (e algumas desvantagens) em comparação com o HST para medir distâncias a galáxias próximas”, escrevem Riess e seus coautores. Ele oferece uma resolução de infravermelho próximo 2,5 vezes maior que o HST. Apesar de algumas de suas desvantagens, o JWST “é capaz de fornecer uma forte verificação cruzada de distâncias nos dois primeiros degraus”, explicam os autores.
As observações de ambos os telescópios estão estreitamente alinhadas, o que basicamente minimiza o erro do instrumento como causa da discrepância entre as observações e o modelo Lambda CDM.
“Embora ainda leve vários anos para que a amostra JWST de hosts SN seja tão grande quanto a amostra HST, mostramos que as medições atuais do JWST já descartaram vieses sistemáticos dos primeiros degraus da escada de distância em um nível muito menor. do que a tensão de Hubble”, escrevem os autores.
Esta pesquisa cobriu cerca de um terço do conjunto de dados do Hubble, com a distância conhecida a uma galáxia chamada NGC 4258 servindo como ponto de referência. Embora o conjunto de dados fosse pequeno, Riess e seus colegas pesquisadores alcançaram resultados impressionantemente precisos. Eles mostraram que as diferenças de medição eram inferiores a 2%. Isso é muito menos do que os 8% a 9% da discrepância de tensão do Hubble.
Isso significa que está faltando alguma coisa em nosso modelo Lamda CDM. O modelo padrão produz uma taxa de expansão de cerca de 67 a 68 quilômetros por segundo por megaparsec. As observações telescópicas produzem uma taxa ligeiramente superior: entre 70 e 76 quilómetros por segundo por megaparsec. Este trabalho mostra que a discrepância não pode ser devida aos diferentes telescópios e métodos.
“A discrepância entre a taxa de expansão observada do universo e as previsões do modelo padrão sugere que a nossa compreensão do universo pode estar incompleta. Com dois telescópios emblemáticos da NASA confirmando agora as descobertas um do outro, devemos levar isso em consideração. [Hubble tension] problema muito a sério – é um desafio, mas também uma oportunidade incrível de aprender mais sobre o nosso universo”, disse o autor principal, Riess.
O que poderia estar faltando no modelo Lambda CDM?
Marc Kamionkowski é um cosmólogo da Johns Hopkins que ajudou a calcular a constante de Hubble e recentemente desenvolveu uma possível nova explicação para a tensão. Embora não faça parte desta pesquisa, ele comentou sobre isso em um comunicado à imprensa.
“Uma possível explicação para a tensão de Hubble seria se faltasse algo na nossa compreensão do universo primitivo, como um novo componente da matéria – a energia escura primitiva – que deu ao universo um impulso inesperado após o big bang”, disse Kamionkowski. . “E há outras ideias, como propriedades engraçadas da matéria escura, partículas exóticas, mudança na massa dos elétrons ou campos magnéticos primordiais que podem resolver o problema. Os teóricos têm licença para serem bastante criativos.”
A porta está aberta, os teóricos só precisam entrar.
Fonte: InfoMoney
