James Webb reforça mistério sobre expansão do Universo

Novas observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST), da NASA, reforçam uma das percepções mais intrigantes da física moderna: o Universo parece ter se expandido a velocidades diferentes ao longo da história. Esse fenômeno, conhecido como “tensão de Hubble”, desafia os especialistas e levanta questões fundamentais sobre a compreensão do cosmos.

Desde que o Telescópio Espacial Hubble identificou o problema em 2019, a comunidade científica tem buscado respostas. Dados mais recentes, coletados pelo JWST em 2023 e 2024, confirmaram a discrepância. Um novo estudo, aceito para publicação pelo The Astrophysical Journal, utiliza a maior amostra já obtida pelo equipamento para consolidar ainda mais o problema.

Em poucas palavras:

• O Telescópio Espacial James Webb confirmou que o Universo se expandiu a velocidades diferentes ao longo da história, reforçando a misteriosa “tensão de Hubble”;
• Essa discrepância surge de dois métodos de medição: a radiação cósmica de fundo e as variáveis Cefeidas, que fornecem valores conflitantes;
• Dados recentes do JWST refinaram as medições, indicando uma taxa de expansão de 72,6 km/s/Mpc, alinhada com os estudos baseados nas Cefeidas;
• Possíveis explicações alternativas incluem energia escura primordial, propriedades desconhecidas da matéria escura ou mudanças nas leis da física;
• Avanços tecnológicos e novas observações são essenciais para esclarecer esse enigma cosmológico.

Velocidade de expansão do Universo é medida por dois métodos

De acordo com Adam Riess, ganhador do Prêmio Nobel de Física em 2011 e autor principal do estudo, “quanto mais investigamos, mais claro fica que essa diferença não é um erro no telescópio, mas sim uma característica fundamental do Universo”. Em um comunicado, Riess e sua equipe destacam que novos dados e ideias são essenciais para avançar na solução desse mistério.

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A determinação da velocidade de expansão do Universo, medida pela constante de Hubble, depende de dois métodos principais.

O primeiro utiliza a radiação cósmica de fundo, a luz mais antiga do Universo, emitida cerca de 380 mil anos após o Big Bang. Dados obtidos pelo satélite Planck, da Agência Espacial Europeia (ESA), indicaram um valor de 67 quilômetros por segundo por megaparsec (km/s/Mpc), alinhado com modelos teóricos do Universo primitivo.

O segundo método analisa estrelas chamadas variáveis Cefeidas, que piscam de maneira previsível à medida que suas camadas externas de gás hélio se contraem e expandem. Comparando o brilho intrínseco dessas estrelas com o brilho observado, os astrônomos constroem uma “escada de distância cósmica” para calcular a taxa de expansão em diferentes eras do Universo. Este método aponta para um valor de cerca de 73 km/s/Mpc, significativamente superior ao obtido pelo Planck.

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Hipóteses tentam explicar a discrepância

Na pesquisa recente, o JWST mediu as distâncias de variáveis Cefeidas com uma precisão inédita de 2%, em comparação com a margem de erro de 8% a 9% do Hubble. A análise, que cobriu um terço da amostra original do Hubble, retornou um valor de 72,6 km/s/Mpc, muito próximo dos cálculos anteriores baseados em Cefeidas e supernovas do tipo Ia.

Além disso, a equipe verificou esses resultados com outros indicadores de distância cósmica, como estrelas de carbono e gigantes vermelhas, confirmando a consistência das medições.

A explicação para a discrepância ainda é incerta, mas existem algumas hipóteses. Marc Kamionkowski, cosmólogo da Universidade Johns Hopkins, nos EUA, sugere que o problema pode estar relacionado a aspectos desconhecidos do Universo primitivo, como um componente inicial de energia escura que teria acelerado a expansão logo após o Big Bang. 

Outras ideias incluem propriedades atípicas da matéria escura, partículas exóticas ou mudanças fundamentais na física das partículas, como a variação da massa dos elétrons.

Enquanto os teóricos propõem possíveis cenários, Riess e sua equipe continuam aprimorando as medições. O avanço em tecnologia de observação, combinado com estudos hipotéticos, promete trazer mais clareza a um mistério que pode redefinir nosso entendimento do Universo.

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