Quando você está tentando resolver um dos maiores enigmas da cosmologia, você deve verificar três vezes seu dever de casa. O enigma, chamado de Tensão de Hubble, é que a taxa atual de expansão do Universo é mais rápida do que o que os astrónomos esperam que seja, com base nas condições iniciais do Universo e na nossa compreensão atual da evolução do Universo. Os astrónomos que utilizam o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e muitos outros telescópios encontram consistentemente um número que não corresponde às previsões baseadas nas observações da missão Planck da ESA. A resolução desta discrepância requer uma nova física? Ou é resultado de erros de medição entre os dois métodos diferentes usados para determinar a taxa de expansão do espaço?
Esta imagem da NGC 5468, uma galáxia localizada a cerca de 142 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Virgem, combina dados do Hubble e do Webb. Crédito da imagem: NASA/ESA/CSA/STScI/A. Riess, JHU & STScI.
Uma das justificativas científicas para a construção do Hubble foi usar o seu poder de observação para fornecer um valor exato para a taxa de expansão do Universo.
Antes do lançamento do Hubble em 1990, as observações feitas por telescópios terrestres produziam enormes incertezas. Dependendo dos valores deduzidos para a taxa de expansão, o Universo pode ter entre 10 e 20 mil milhões de anos.
Nos últimos 34 anos, o Hubble reduziu esta medição para uma precisão inferior a 1%, dividindo a diferença com um valor de idade de 13,8 mil milhões de anos.
Isto foi conseguido através do refinamento da chamada “escada de distância cósmica”, medindo importantes marcadores conhecidos como estrelas variáveis Cefeidas.
No entanto, o valor do Hubble não concorda com outras medições que implicam que o Universo se expandiu mais rapidamente após o Big Bang.
Estas observações foram feitas pelo mapeamento da radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB) do satélite Planck da ESA.
A solução simples para o dilema seria dizer que talvez as observações do Hubble estejam erradas, como resultado de alguma imprecisão que se insinua nas suas medições dos parâmetros do espaço profundo.
Depois veio o Telescópio Espacial James Webb, permitindo aos astrónomos verificar os resultados do Hubble.
As visualizações infravermelhas das Cefeidas feitas por Webb concordaram com os dados de luz óptica do Hubble.
Webb confirmou que o olhar atento do Hubble estava certo o tempo todo, eliminando qualquer dúvida remanescente sobre as medições do Hubble.
O resultado final é que a tensão de Hubble entre o que acontece no Universo próximo em comparação com a expansão do Universo primitivo continua a ser um enigma incómodo para os cosmólogos.
“Pode haver algo entrelaçado na estrutura do espaço que ainda não entendemos”, disseram os astrônomos.
“A resolução desta discrepância requer uma nova física? Ou é resultado de erros de medição entre os dois métodos diferentes usados para determinar a taxa de expansão do espaço?”
O Hubble e o Webb uniram-se agora para produzir medições definitivas, reforçando a ideia de que algo mais – e não erros de medição – está a influenciar a taxa de expansão.
“Com os erros de medição negados, o que resta é a possibilidade real e emocionante de que tenhamos compreendido mal o Universo”, disse o Dr. Adam Riess, físico da Universidade Johns Hopkins e líder do SH0ES (Supernova H0 para a Equação do Estado da Energia Escura). ) equipe.
Como verificação cruzada, uma observação inicial de Webb em 2023 confirmou que as medições do Hubble do Universo em expansão eram precisas.
No entanto, na esperança de aliviar a Tensão Hubble, alguns cientistas especularam que erros invisíveis na medição podem crescer e tornar-se visíveis à medida que olhamos mais profundamente no Universo.
Em particular, a aglomeração estelar poderia afectar as medições de brilho de estrelas mais distantes de uma forma sistemática.
A equipe SH0ES obteve observações adicionais com Webb de objetos que são marcadores cósmicos críticos, estrelas variáveis Cefeidas, que agora podem ser correlacionadas com os dados do Hubble.
“Agora abrangemos toda a extensão 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 o Dr. Riess.
As primeiras observações de Webb da equipe em 2023 foram bem-sucedidas ao mostrar que o Hubble estava no caminho certo ao estabelecer firmemente a fidelidade dos primeiros degraus da chamada escada de distância cósmica.
Os astrônomos usam vários métodos para medir distâncias relativas no Universo, dependendo do objeto que está sendo observado.
Coletivamente, essas técnicas são conhecidas como escada de distância cósmica – cada degrau ou técnica de medição depende da etapa anterior para calibração.
Mas alguns astrónomos sugeriram que, avançando ao longo do segundo degrau, a escada da distância cósmica poderia ficar instável se as medições das Cefeidas se tornassem menos precisas com a distância.
Tais imprecisões podem ocorrer porque a luz de uma Cefeida pode misturar-se com a de uma estrela adjacente – um efeito que pode tornar-se mais pronunciado com a distância, à medida que as estrelas se aglomeram no céu e se tornam mais difíceis de distinguir umas das outras.
O desafio observacional é que as imagens anteriores do Hubble destas variáveis Cefeidas mais distantes parecem mais amontoadas e sobrepostas com estrelas vizinhas a distâncias cada vez maiores entre nós e as suas galáxias hospedeiras, exigindo uma contabilização cuidadosa deste efeito.
A poeira interveniente complica ainda mais a certeza das medições na luz visível.
Webb corta a poeira e isola naturalmente as Cefeidas das estrelas vizinhas porque sua visão é mais nítida que a do Hubble nos comprimentos de onda infravermelhos.
“Combinar Webb e Hubble nos dá o melhor dos dois mundos. Descobrimos que as medições do Hubble permanecem confiáveis à medida que avançamos na escada da distância cósmica”, disse o Dr.
As novas observações de Webb incluem cinco galáxias hospedeiras de oito supernovas do Tipo Ia contendo um total de 1.000 Cefeidas, e alcançam a galáxia mais distante onde as Cefeidas foram bem medidas – NGC 5468, a uma distância de 130 milhões de anos-luz.
“Isso abrange toda a faixa onde fizemos medições com o Hubble. Então, chegamos ao final do segundo degrau da escada da distância cósmica”, disse o Dr. Gagandeep Anand, astrônomo do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial.
As equipes papel foi publicado em Cartas de diários astrofísicos.
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Adam G. Riess e outros. 2024. As observações do JWST rejeitam a aglomeração não reconhecida da fotometria Cefeida como uma explicação para a tensão de Hubble na confiança de 8σ. ApJL 962, L17; doi: 10.3847/2041-8213/ad1ddd
Fonte: InfoMoney
