Novas observações do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA confirmam medições anteriores do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA de distâncias entre estrelas e galáxias próximas, oferecendo uma verificação cruzada crucial para resolver a incompatibilidade nas medições da misteriosa expansão do Universo. Conhecida como tensão de Hubble, a discrepância permanece inexplicável mesmo pelos melhores modelos cosmológicos.
Esta impressão artística mostra a evolução do Universo começando com o Big Bang à esquerda, seguido pelo aparecimento da Microondas Cósmica de Fundo. A formação das primeiras estrelas encerra a idade das trevas cósmica, seguida pela formação de galáxias. Crédito da imagem: M. Weiss/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
“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”, disse Adam Riess, galardoado com o Nobel e professor da Universidade Johns Hopkins.
“Com dois telescópios emblemáticos da NASA a confirmarem agora as descobertas um do outro, devemos levar este problema muito a sério – é um desafio, mas também uma oportunidade incrível para aprender mais sobre o nosso Universo.”
A nova investigação baseia-se na descoberta do Professor Riess, ganhadora do Prémio Nobel, de que a expansão do Universo está a acelerar devido a uma misteriosa energia escura que permeia vastas extensões de espaço entre estrelas e galáxias.
Os autores usaram a maior amostra de dados de Webb recolhidos durante os seus primeiros dois anos no espaço para verificar a medida do telescópio Hubble da taxa de expansão do Universo, um número conhecido como constante de Hubble.
Eles usaram três métodos diferentes para medir distâncias a galáxias que hospedavam supernovas, concentrando-se em distâncias previamente medidas pelo telescópio Hubble e conhecidas por produzirem as medições “locais” mais precisas deste número.
As observações de ambos os telescópios alinharam-se estreitamente, 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 a ser um enigma porque as medições baseadas em observações telescópicas do Universo atual produzem valores mais elevados em comparação com as projeções feitas usando o Modelo Padrão da cosmologia, uma estrutura amplamente aceita de como o Universo funciona calibrada com dados de radiação cósmica de fundo, o radiação fraca que sobrou do Big Bang.
Embora o Modelo Padrão produza uma constante de Hubble de cerca de 67-68 km por segundo por megaparsec, as medições baseadas em observações telescópicas fornecem regularmente um valor mais alto de 70 a 76, com uma média de 73 km por segundo por megaparsec.
Esta incompatibilidade tem deixado os cosmólogos perplexos há mais de uma década porque uma diferença de 5-6 km por segundo por megaparsec é demasiado grande para ser explicada simplesmente por falhas na medição ou na técnica observacional.
Como os novos dados de Webb excluem distorções significativas nas medições do Hubble, a tensão do Hubble pode resultar de fatores desconhecidos ou de lacunas na compreensão da física pelos cosmólogos ainda a serem descobertas.
“Os dados do Webb são como observar o Universo em alta definição pela primeira vez e realmente melhoram a relação sinal-ruído das medições”, disse Siyang Li, estudante de pós-graduação na Universidade Johns Hopkins.
Esta imagem, obtida com o telescópio Nicholas U. Mayall de 4 m, mostra a galáxia espiral Messier 106. Duas galáxias anãs também aparecem na imagem: NGC 4248 no canto inferior direito e UGC 7356 no canto inferior esquerdo. Crédito da imagem: KPNO / NOIRLab / NSF / AURA / MT Patterson, New Mexico State University / TA Reitor, University of Alaska Anchorage / M. Zamani & D. de Martin.
Os astrónomos cobriram cerca de um terço da amostra completa da galáxia do Hubble, usando a distância conhecida até à galáxia espiral Messier 106 (também conhecida como M106 ou NGC 4258) como ponto de referência.
Apesar do conjunto de dados mais pequeno, alcançaram uma precisão impressionante, mostrando diferenças entre medições inferiores a 2% – muito menores do que o tamanho de aproximadamente 8-9% da discrepância de tensão do Hubble.
Além da análise de estrelas pulsantes chamadas variáveis Cefeidas, o padrão-ouro para medir distâncias cósmicas, eles cruzaram medições baseadas em estrelas ricas em carbono e nas gigantes vermelhas mais brilhantes nas mesmas galáxias.
Todas as galáxias observadas por Webb juntamente com as suas supernovas produziram uma constante de Hubble de 72,6 km por segundo por megaparsec, quase idêntica ao valor de 72,8 km por segundo por megaparsec encontrado pelo Hubble para as mesmas galáxias.
“Uma possível explicação para a tensão do Hubble seria se faltasse alguma coisa na nossa compreensão do Universo primordial, como um novo componente da matéria – a energia escura inicial – que deu ao Universo um impulso inesperado após o Big Bang,” disse Johns. O cosmólogo da Universidade Hopkins, Marc Kamionkowski, que não esteve envolvido no estudo.
“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.”
O resultados foram publicados no Jornal Astrofísico.
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Adam G. Riess e outros. 2024. JWST valida medições de distância HST: seleção de subamostra de supernova explica diferenças nas estimativas JWST de H0 local. ApJ 977, 120; dois: 10.3847/1538-4357/ad8c21
Fonte: InfoMoney
