Telescópio Webb confirma que Universo está se expandindo a taxa inesperada

Uma nova corroboração da observação intrigante de que o Universo está se expandindo mais rapidamente do que o esperado tem levado os cientistas a ponderar sobre a causa —talvez algum fator desconhecido envolvendo os misteriosos componentes cósmicos energia escura e matéria escura.

Dois anos de dados do Telescópio Espacial James Webb da Nasa agora validaram a descoberta anterior do Telescópio Espacial Hubble de que a taxa de expansão do Universo é mais rápida —cerca de 8%— do que seria esperado com base no que os astrofísicos sabem sobre as condições iniciais do cosmos e sua evolução ao longo de bilhões de anos. A discrepância é chamada de Tensão de Hubble.

As observações do Webb, o telescópio espacial mais capaz já utilizado, parecem descartar a noção de que os dados de seu antecessor Hubble estavam de alguma forma errados devido a erro de instrumento.

"Esta é a maior amostra de dados do Telescópio Webb —seus primeiros dois anos no espaço— e confirma a descoberta intrigante do Telescópio Espacial Hubble com a qual temos lutado por uma década —o Universo agora está se expandindo mais rápido do que nossas melhores teorias podem explicar", disse o astrofísico Adam Riess da Universidade Johns Hopkins em Maryland, autor principal do estudo publicado, na segunda-feira (9), no Astrophysical Journal.

"Sim, parece que há algo faltando em nossa compreensão do Universo", acrescentou Riess, laureado com o Nobel de Física em 2011 pela co-descoberta da expansão acelerada do Universo. "Nossa compreensão do Universo contém muita ignorância sobre dois elementos —matéria escura e energia escura— e estes compõem 96% do Universo, então isso não é pouca coisa."

"Os resultados do Webb podem ser interpretados de maneira a sugerir que pode haver necessidade de revisar nosso modelo do Universo, embora seja muito difícil identificar o que é isso no momento", disse Siyang Li, estudante de doutorado em astronomia e astrofísica da Johns Hopkins e coautor do estudo.

A matéria escura, que se acredita compor cerca de 27% do Universo, é uma forma hipotética de matéria que é invisível, mas cuja existência é inferida com base em seus efeitos gravitacionais sobre a matéria comum —estrelas, planetas, luas, tudo o que está na Terra— que representa aproximadamente 5% do Universo.

A energia escura, que se acredita compor aproximadamente 69% do Universo, é uma forma hipotética de energia que permeia vastas extensões do espaço, contrabalançando a gravidade e impulsionando a expansão acelerada do Universo.

O que poderia explicar a taxa de expansão anômala?

"Existem muitas hipóteses que envolvem matéria escura, energia escura, radiação escura —por exemplo, neutrinos (um tipo de partícula subatômica fantasmagórica)— ou a própria gravidade tendo algumas propriedades exóticas como possíveis explicações", disse Riess.

Os pesquisadores empregaram três métodos diferentes para medir uma métrica específica reveladora —distâncias da Terra a galáxias onde um tipo de estrela pulsante chamada Cefeidas foi documentado. As medições do Webb e do Hubble estavam em harmonia.

A taxa de expansão do Universo, uma figura chamada constante de Hubble, é medida em quilômetros por segundo por megaparsec, uma distância igual a 3,26 milhões de anos-luz. Um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano, 5,9 trilhões de milhas (9,5 trilhões de km).

Sob o modelo padrão da cosmologia —basicamente, a sabedoria convencional sobre o Universo— o valor da constante de Hubble deveria ser cerca de 67-68. Os dados do Hubble e do Webb dão um valor médio de cerca de 73, com uma faixa de cerca de 70-76.

O evento do Big Bang há 13-14 bilhões de anos iniciou o Universo, e ele tem se expandido desde então. Cientistas em 1998 revelaram que essa expansão estava na verdade acelerando, com a energia escura como a razão hipotética.

O novo estudo analisou dados do Webb cobrindo cerca de um terço do conjunto completo de galáxias relevantes do Hubble. Os pesquisadores em 2023 anunciaram que dados provisórios anteriores do Webb validaram as descobertas do Hubble.

Então, como esse mistério da Tensão de Hubble pode ser resolvido?

"Precisamos de mais dados para caracterizar melhor essa pista. Exatamente qual é o tamanho dela [a discrepância]? A incompatibilidade está na extremidade inferior —4-5%— ou na extremidade superior —10-12%— do que os dados atuais permitem? Em que intervalo de tempo cósmico ela está presente? Isso informará ainda mais as ideias", disse Riess.