Um dos maiores paradoxos do universo pode ser ainda mais estranho do que pensávamos, revela estudo do telescópio James Webb
Novas medições feitas com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) aprofundaram a controvérsia científica sobre a tensão de Hubble — sugerindo que ela pode nem existir.
Durante anos, astrônomos descobriram que o universo parece estar se expandindo em velocidades diferentes dependendo de onde eles olham — um enigma que eles chamam de tensão de Hubble. Algumas das medições confirmam nossa melhor compreensão atual do universo, enquanto outros ameaçam quebrá-lo.
Quando o JWST entrou em operação em 2022, uma equipe de pesquisadores usou a precisão sem precedentes do telescópio espacial para confirmar a tensão de Hubble. Mas de acordo com os novos resultados de uma equipe diferente de cientistas, a tensão de Hubble pode surgir de erro de medição e não existir afinal. No entanto, mesmo esses resultados não são definitivos.
“Nossos resultados são consistentes com o modelo padrão. Mas eles não descartam que haja uma tensão aí também”, disse o autor principal do estudo Wendy Freedmanum astrofísico da Universidade de Chicago, disse ao Live Science. “[The experience] é provavelmente a coisa mais próxima de uma montanha-russa — tem sido emocionante, mas há momentos em que você precisa subir a colina novamente.”
Problemas com o Hubble
Atualmente, existem dois métodos padrão-ouro para descobrir a constante de Hubble, um valor que descreve a taxa de expansão do universo. O primeiro envolve analisar pequenas flutuações no fundo cósmico de micro-ondas — uma relíquia antiga da primeira luz do universo produzida apenas 380.000 anos após a Big Bang.
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Depois mapeando esse chiado de microondas usando o Agência Espacial Europeia Satélite Planck, os cosmólogos inferiram uma constante de Hubble de aproximadamente 46.200 mph por milhão de anos-luz, ou aproximadamente 67 quilômetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc). Isso, juntamente com outras medições do universo primitivoalinhado com previsões teóricas.
O segundo método opera em distâncias mais próximas e na vida posterior do universo usando estrelas pulsantes chamadas Variáveis cefeidas. As estrelas cefeidas estão morrendo lentamente, 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, permitindo que os astrônomos meçam o brilho intrínseco das estrelas. Ao comparar esse brilho com o brilho observado, os astrônomos podem encadear as Cefeidas em uma “escada de distância cósmica” para olhar cada vez mais profundamente no passado do universo.
Recentemente, quando Adam Riessum professor de astronomia na Universidade Johns Hopkins, e sua equipe mediram a constante de Hubble usando o Telescópio Espacial Hubble e JWST, eles encontraram um valor surpreendentemente alto de 73,2 km/s/Mpc. Daí nasceu a tensão, uma discrepância significativa entre os métodos que mediam a taxa de expansão no universo primitivo e aqueles no universo mais moderno.
Mas Freedman sugeriu anteriormente que poeira, gás e outras estrelas poderiam estar alterando as medições de brilho das Cefeidas — criando a aparência de uma tensão onde não havia nenhuma.
No novo estudo, para descobrir um possível erro sistemático na aglomeração de Cefeidas, Freedman e seus colegas treinaram o JWST em 11 galáxias próximas contendo supernovas do Tipo Ia, medindo suas distâncias e ancorando-as em três escadas de distância independentes com brilhos intrínsecos em regiões semelhantes do céu: as Cefeidas; e duas outras estrelas gigantes vermelhas padrão conhecidas como estrelas “ponta-do-ramo-das-gigantes-vermelhas” (TRGB) e estrelas do ramo gigante assintótico da região J (JAGB).
Seus resultados foram intrigantes. As estrelas TRGB e JAGB deram resultados de constante de Hubble de 69,85 km/s/Mpc e 67,96 km/s/Mpc, respectivamente. Mas as Cefeidas retornaram 72,04 km/s/Mpc, replicando a tensão de Hubble — embora menos dramaticamente do que os resultados feitos por Riess. Para Freedman e seus colegas, esta é uma possível dica de que as medições das Cefeidas podem conter algum erro sistemático desconhecido.
O fim da tensão de Hubble?
No entanto, nem todos os cientistas concordam com as conclusões do estudo. Quando perguntado sobre as novas descobertas, Riess sugeriu que os resultados desencontrados poderiam ser porque a amostra de Freedman e sua equipe era muito pequena.
“Eles obtêm uma constante de Hubble mais baixa porque a amostra que selecionaram fornece uma constante de Hubble mais baixa, independentemente de você medir com JWST ou HST [Hubble Space Telescope]ou Cefeidas, JAGB ou TRGB, porque as supernovas nos hospedeiros que eles selecionaram flutuam dessa forma”, disse Riess ao Live Science. “Eles escolheram uma amostra muito pequena… e escolheram essas da cauda, não do meio da distribuição.”
Mas Freedman rebateu esse ponto. Embora a amostra possa ser muito pequena para dar conta de toda a gama de distâncias das estrelas, ela disse, os resultados também podem significar que as medições das estrelas Cefeidas mais distantes contêm um erro sistemático “fatal” — uma aglomeração que está atrapalhando os cálculos das distâncias das Cefeidas.
Para fazer uma medição de estrelas Cefeidas, “você está fazendo uma correção de aglomeração, e elas não são pequenas correções”, disse Freedman. “E se você errar, você obtém o [star] cores erradas, você erra na correção de poeira, você erra na correção de metalicidade. Esses efeitos são covariantes e podem ter um efeito muito maior [on the final distance measured] do que simplesmente dizer que a aglomeração não é um problema.”
Freedman acredita que a resposta é fazer ainda mais medições — potencialmente algumas com um tipo adicional de estrela. Ela espera que esse trabalho seja concluído nos próximos dois anos. No entanto, se medições adicionais forem suficientes resolverão o problema, ou o agravarão, continua controverso.
“Estamos no meio disso e há mais por vir”, disse Freedman.[JWST] é uma máquina maravilhosa, e é exatamente o que precisamos para resolver alguns desses tipos de problemas. É um bom momento para trabalhar nisso.”
