Sabemos muitas coisas sobre o nosso Universo, mas os astrónomos continuam a debater a velocidade exata a que se expande. De facto, ao longo das últimas duas décadas, duas das principais formas de medir este valor - conhecido como a "constante de Hubble" - forneceram respostas diferentes, levando alguns a pensar que faltava alguma coisa no nosso modelo de funcionamento do Universo.

Mas novas medições efetuadas pelo potente Telescópio Espacial James Webb parecem sugerir que, afinal, pode não haver um conflito, também conhecido por "tensão de Hubble".

Num artigo científico submetido à revista The Astrophysical Journal, a cosmóloga Wendy Freedman, da Universidade de Chicago, e colegas analisaram novos dados obtidos pelo potente Telescópio Espacial James Webb da NASA. Mediram a distância a dez galáxias próximas e determinaram um novo valor para o ritmo a que o Universo se está a expandir atualmente.

A sua medição, 70 quilómetros por segundo por megaparsec, sobrepõe-se ao outro grande método para a constante de Hubble.

"Com base nestes novos dados do JWST e usando três métodos independentes, não encontramos fortes indícios de uma tensão de Hubble", disse Freedman. "Pelo contrário, parece que o nosso modelo cosmológico padrão para explicar a evolução do Universo está a aguentar-se".

Tensão de Hubble?

Sabemos que o Universo se está a expandir ao longo do tempo desde 1929, quando Edwin Hubble fez medições de estrelas que indicavam que as galáxias mais distantes se estavam a afastar da Terra mais depressa do que as galáxias mais próximas. Mas tem sido surpreendentemente difícil determinar o valor exato desta velocidade a que o Universo se está a expandir atualmente.

Este valor, conhecido como a constante de Hubble, é essencial para compreender a história do Universo. É uma parte fundamental do nosso modelo de como o Universo está a evoluir ao longo do tempo.

Conceito artístico que mostra a expansão do Universo ao longo do tempo desde o Big Bang. Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

"A confirmação da realidade da tensão de Hubble teria consequências significativas tanto para a física fundamental como para a cosmologia moderna", explicou Freedman.

Dada a importância e também a dificuldade em efetuar estas medições, os cientistas testam-nas com diferentes métodos para se certificarem de que são tão exatas quanto possível.

Uma das principais abordagens consiste em estudar a luz remanescente do Big Bang, conhecida como radiação cósmica de fundo em micro-ondas. A melhor estimativa atual da constante de Hubble com este método, que é muito preciso, é de 67,4 quilómetros por segundo por megaparsec.

O segundo método principal, em que Freedman se especializou, consiste em medir diretamente a expansão das galáxias na nossa vizinhança cósmica local, utilizando estrelas cujo brilho é conhecido. Tal como as luzes dos carros parecem mais fracas quando estão longe, a distâncias cada vez maiores, as estrelas parecem cada vez mais fracas. A medição das distâncias e da velocidade a que as galáxias se afastam de nós indica-nos então a velocidade a que o Universo se está a expandir.

No passado, as medições com este método forneceram um valor mais elevado para a constante de Hubble - perto de 74 quilómetros por segundo por megaparsec.

Esta diferença é suficientemente grande para que alguns cientistas especulem que algo significativo pode estar a faltar no nosso modelo padrão da evolução do Universo. Por exemplo, uma vez que um método olha para os primórdios do Universo e o outro olha para a época atual, talvez algo grande tenha mudado no Universo ao longo do tempo. Este aparente desfasamento ficou conhecido como a "tensão de Hubble".

O Webb entra em ação

O Telescópio Espacial James Webb, ou JWST, oferece à humanidade uma nova e poderosa ferramenta para observar as profundezas do espaço. Lançado em 2021, o sucessor do Telescópio Hubble tem captado imagens de uma nitidez impressionante, revelado novos aspetos de mundos longínquos e recolhido dados sem precedentes, abrindo novas janelas para o Universo.

Imagens de estrelas captadas pelo JWST (à esquerda) são visivelmente mais nítidas do que as mesmas estrelas vistas pelo Telescópio Espacial Hubble (à direita). Crédito: Freedman et al

Freedman e os seus colegas utilizaram o telescópio para efetuar medições de dez galáxias próximas que fornecem uma base para a medição do ritmo de expansão do universo.

Para verificar os seus resultados, utilizaram três métodos independentes. O primeiro utiliza um tipo de estrela conhecido como estrela variável Cefeida, que varia previsivelmente o seu brilho ao longo do tempo. O segundo método é conhecido como "Ponta do Ramo das Gigantes Vermelhas" e utiliza o facto das estrelas de baixa massa atingirem um limite superior fixo para o seu brilho. O terceiro, e mais recente, emprega um tipo de estrela chamado estrelas de carbono, que têm cores e brilhos consistentes no espetro de luz do infravermelho próximo. A nova análise é a primeira a usar os três métodos simultaneamente, dentro das mesmas galáxias.

Em todos os casos, os valores estavam dentro da margem de erro do valor dado pelo método da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, 67,4 quilómetros por segundo por megaparsec.

"Obter uma boa concordância em três tipos de estrelas completamente diferentes é, para nós, um forte indicador de que estamos no caminho certo", disse Freedman.

"As futuras observações com o JWST serão fundamentais para confirmar ou refutar a tensão de Hubble e avaliar as implicações para a cosmologia", disse o coautor do estudo, Barry Madore, do Instituto Carnegie e professor visitante da Universidade de Chicago.

// Universidade de Chicago (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

Universo:
A expansão acelerada do Universo (Wikipedia)
Universo (Wikipedia)
Lei de Hubble (Wikipedia)
Determinando a constante de Hubble (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)
Indicadores de distâncias cósmicas (Wikipedia)
"Escada" de distâncias cósmicas (Wikipedia)

Cefeidas:
Wikipedia
SEDS

Ponta do Ramo das Gigantes Vermelhas:
Wikipedia

Estrelas de carbono:
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