Sabe-se que o Universo está em expansão, no entanto, a taxa com que isso está acontecendo é mais acelerada do que as expectativas astronômicas, desafiando as compreensões iniciais e a evolução cósmica atual – um problema denominado “Tensão de Hubble”.

Utilizando o Telescópio Espacial Hubble, da NASA, junto a outros telescópios, cientistas identificaram consistentemente uma taxa de expansão que não se alinha com as previsões baseadas na missão Planck, da Agência Espacial Europeia (ESA). 

publicidade

Aí, surge a pergunta: estamos diante de uma nova física ou apenas enfrentamos desafios na precisão das medições com os métodos utilizados?

Telescópio Espacial Hubble, que trabalha há mais de 30 anos. Crédito: NASA

Ao longo de 30 anos, o Hubble tem monitorado a expansão do Universo, e agora, em parceria com o Telescópio Espacial James Webb (JWST), também da NASA, está reunindo medições definitivas. A intenção é dissipar qualquer incerteza sobre a precisão das observações, fortalecendo a hipótese de que algo diferente de erros de medição está influenciando a taxa de expansão.

publicidade

“Com os erros de medição descartados, o que resta é a possibilidade real e emocionante de termos entendido mal o Universo”, disse Adam Riess, físico da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, nos EUA. Ele tem um Prêmio Nobel por codescobrir o fato de que a expansão do Universo está acelerando devido ao misterioso fenômeno agora conhecido como “energia escura“.

Leia mais:

publicidade

Em 2023, o JWST confirmou, em uma verificação cruzada, a precisão das medições do Hubble sobre a expansão do Universo. No entanto, alguns cientistas sugerem que possíveis erros invisíveis nas medições podem emergir à medida que exploramos mais profundamente o cosmos. Especula-se que o agrupamento estelar possa afetar as medições de brilho de estrelas mais distantes de maneira sistemática.

Representação artística do Telescópio Espacial James Webb, que está no terceiro ano de observações. Crédito: Dima Zel – Shutterstock

Hubble e Webb investigam as estrelas cefeidas

A equipe SH0ES (sigla em inglês para “Supernova H0 para a Equação de Estado de Energia Escura”), liderada por Riess, realizou observações adicionais com o Webb de marcadores cósmicos cruciais, as estrelas variáveis Cefeidas, correlacionando-as com os dados do Hubble. 

publicidade

“Agora abrangemos toda a gama do que o Hubble observou e podemos descartar um erro de medição como a causa da tensão do Hubble com confiança muito alta”, disse Riess.

No centro de cada uma das imagens acima está uma classe especial de estrela usada como um marcador para medir a taxa de expansão do Universo (uma estrela variável Cefeida). As duas imagens estão bem granuladas porque são uma visão muito ampliada de uma galáxia distante. Cada um dos pixels representa uma ou mais estrelas. A imagem do Webb é significativamente mais nítida em comprimentos de onda infravermelhos próximos do que o Hubble (que é principalmente um telescópio de luz ultravioleta visível). Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Adam G. Riess (JHU, STScI)NASA, ESA, CSA, STScI, Adam G. Riess (JHU, STScI)

As observações iniciais de 2023 do Webb foram bem-sucedidas em validar a precisão do Hubble ao estabelecer os primeiros degraus da “escada de distância cósmica”, uma série de técnicas utilizadas pelos astrônomos para medir distâncias relativas no Universo. A preocupação surge ao explorar o segundo degrau dessa escada, onde as medições de Cefeidas podem tornar-se menos precisas com a distância. 

O desafio observacional reside nas imagens passadas do Hubble, onde essas estrelas parecem sobrepostas, demandando uma análise cuidadosa. Operando em infravermelho, o Webb supera essa interferência, isolando naturalmente as Cefeidas das estrelas vizinhas.

“Combinar Webb e Hubble nos dá o melhor dos dois mundos. Descobrimos que as medições do Hubble permanecem confiáveis à medida que subimos mais longe ao longo da escada de distância cósmica”, disse Riess.

Combinação de dados aprofunda estudo da energia escura

As novas observações do Webb incluem galáxias hospedeiras de supernovas, contendo cerca de mil Cefeidas, estendendo-se até a galáxia mais distante bem medida, a NGC 5468, a 130 milhões de anos-luz. A confirmação conjunta Hubble/Webb abre caminho para futuros observatórios, como o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, da NASA, e o observatório Euclid, da ESA, para aprofundarem o estudo da energia escura.

Atualmente, é como que essa “escada de distância” estabelecida por Hubble e Webb tenha se ancorado em extremidades opostas de um rio cósmico, enquanto o brilho inicial do Big Bang, medido pela missão Planck, permanece fixo. O desafio é compreender como a expansão do Universo evoluiu ao longo dos bilhões de anos entre esses pontos iniciais.

Essas descobertas, publicadas no The Astrophysical Journal Letters em fevereiro, destacam a importância contínua do Hubble, operando há mais de três décadas, e do JWST, líder absoluto em observações astronômicas. Ambos contribuem significativamente para a compreensão fundamental do Universo, ajudando a desvendar os mistérios cósmicos.