O estudo do espaço não apenas interessa aos astrônomos, mas também atrai entusiastas em todo o mundo. Especialmente quando os especialistas afirmam que o universo está se expandindo mais rápido do que o previsto. Este é um achado identificado por cientistas da NASA que desafia as teorias cosmológicas estabelecidas e sugere que a compreensão atual da estrutura fundamental das galáxias pode ser incompleta.
A constante de Hubble explica a taxa na qual o universo está se expandindo, medida pela distância entre galáxias à medida que o cosmos se expande. No entanto, surgiram discrepâncias nesse aspecto, geradas pela diferença entre os resultados das previsões e observações do telescópio homônimo. Por isso, este enigma é conhecido como “Tensão de Hubble”.
Agora, graças às medições dos telescópios espaciais James Webb e Hubble, surge uma nova questão em torno deste tema. Aparentemente, a velocidade de expansão do universo é maior do que a esperada pelos astrônomos de acordo com seus cálculos, o que poderia significar uma mudança total de paradigma e compreensão do espaço, como explicado pela NASA em um comunicado de imprensa.
O dilema surgiu da disparidade entre os resultados do Hubble, que está medindo a expansão do universo há mais de 30 anos, e as previsões da missão Planck da ESA (Agência Espacial Europeia), que analisou as radiações emitidas pelo Big Bang no início do universo e esperava valores menores do que os encontrados pelo telescópio.
Esses dados eram considerados erros em seus cálculos, mas Webb conseguiu desmenti-los. “Uma vez que os erros de medição foram descartados, o que resta é a possibilidade real e emocionante de que tenhamos entendido mal o universo”, disse Adam Riess, físico da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, que recebeu um Prêmio Nobel por co-descobrir o fato de que a expansão do universo está acelerando devido a um fenômeno misterioso agora chamado de “energia escura”.
Como os telescópios colaboraram?
O telescópio James Webb tem uma capacidade de medição de ondas infravermelhas maior do que o Hubble. Devido a isso, a equipe SH0ES (Supernova H0 para a equação de estado da energia escura), liderada por Riess, conseguiu esclarecer os resultados do Hubble comparando-os com os novos resultados fornecidos por Webb. Essas descobertas foram publicadas no The Astrophysical Journal.
Um dado específico foi determinante: as medições das estrelas variáveis cefeidas. Elas são caracterizadas por serem pulsantes, ou seja, têm ciclos previsíveis durante os quais sua luminosidade aumenta e diminui. De acordo com o glossário do telescópio James Webb, “ao comparar o quão brilhante uma estrela cefeida parece para os observadores na Terra com o brilho (ou luminosidade) intrínseco da estrela, podemos determinar a distância até a estrela. Isso é útil para determinar distâncias dentro de nossa galáxia e encontrar a distância para outras galáxias”.
Os problemas do Hubble ao medir os níveis de brilho dessas estrelas eram vários. Por um lado, sua capacidade de capturar ondas infravermelhas não conseguia distinguir individualmente esse tipo de estrela e outros aglomerados estelares próximos. Além disso, a poeira cósmica dificultava a captura delas com clareza.
Mas o telescópio James Webb corta a poeira e, como mencionado anteriormente, pode perceber ondas infravermelhas com mais precisão e nitidez. Isso ajudou a isolar as cefeidas uma a uma e a confirmar as descobertas anteriores. “Agora cobrimos todo o espectro do que o Hubble observou e podemos descartar um erro de medição como a causa da tensão de Hubble com alta confiança”, destacou Riess.
A “escada” que ajuda a medir a expansão do universo
A verificação cruzada das medições de ambos os telescópios gerou um avanço no processo de medir a velocidade com que o universo está se expandindo. A NASA explica que “os astrônomos usam vários métodos para medir distâncias relativas no universo, dependendo do objeto observado. Em conjunto, essas técnicas são conhecidas como a escada de distâncias cósmicas: cada degrau ou técnica de medição é baseado no anterior para calibração”.
Uma preocupação importante era a precisão das medições do Hubble em relação às cefeidas, que foi resolvida pelos dados fornecidos pelo James Webb, já que elas são o que se conhece como “marcadores de referência” na escada de medição. Eles constituem o primeiro degrau para que os astrônomos possam medir fielmente as distâncias entre galáxias com base na luminosidade que emitem. Esta luminosidade se torna mais avermelhada à medida que o espaço entre elas e o telescópio que as observa aumenta. Graças a isso, “os astrônomos podem calcular a velocidade com que o cosmos está se expandindo: a constante de Hubble”.
Descobertas do telescópio James Webb
Este telescópio jovem, em comparação com o Hubble, que está em serviço há mais de 30 anos, conseguiu observar profundamente no espaço cinco galáxias que, juntas, contêm oito supernovas do Tipo Ia. Este tipo de explosão estelar é muito mais brilhante do que uma supernova normal. Trata-se da fusão de duas estrelas que orbitam uma a outra, uma anã branca com outra estrela de qualquer tipo. Isso gera uma explosão subsequente devido às altas temperaturas alcançadas pelo núcleo resultante dessa fusão.
Estas galáxias observadas contêm 1.000 cefeidas. A mais distante que Webb conseguiu medir estava a uma distância de 130 milhões de anos-luz. “Isso cobre todo o intervalo em que realizamos medições com o Hubble. Portanto, chegamos ao final
do segundo degrau da escala de distâncias cósmicas”, disse o coautor Gagandeep Anand do Instituto Científico do Telescópio Espacial em Baltimore, que opera os telescópios Webb e Hubble para a NASA.
Atualmente, existem teorias sobre o estado atual dessa rápida expansão, bem como seu início explosivo no Big Bang, mas ainda é necessário desvendar o mistério de como se passou de um ponto para outro. Isso significa que não é o fim da questão sobre a “Tensão de Hubble”. As descobertas abrem caminho para outros telescópios e observatórios continuarem explorando essas galáxias e estrelas distantes. Um deles será o futuro Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, que estudará a energia escura, possivelmente responsável pela aceleração da expansão do universo.
