{"id":6363,"date":"2023-09-15T06:31:57","date_gmt":"2023-09-15T05:31:57","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=6363"},"modified":"2023-09-15T06:31:57","modified_gmt":"2023-09-15T05:31:57","slug":"webb-confirma-a-exatidao-do-ritmo-de-expansao-do-universo-medido-pelo-telescopio-hubble-e-aprofunda-o-misterio-da-tensao-de-hubble","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2023\/09\/15\/webb-confirma-a-exatidao-do-ritmo-de-expansao-do-universo-medido-pelo-telescopio-hubble-e-aprofunda-o-misterio-da-tensao-de-hubble\/","title":{"rendered":"Webb confirma a exatid\u00e3o do ritmo de expans\u00e3o do Universo medido pelo Telesc\u00f3pio Hubble e aprofunda o mist\u00e9rio da Tens\u00e3o de Hubble"},"content":{"rendered":"\n

O ritmo de expans\u00e3o do Universo, a que se d\u00e1 o nome constante de Hubble, \u00e9 um dos par\u00e2metros fundamentais para compreender a evolu\u00e7\u00e3o e o destino final do cosmos. No entanto, observa-se uma diferen\u00e7a persistente, designada por “Tens\u00e3o de Hubble”, entre o valor da constante medido com uma vasta gama de indicadores de dist\u00e2ncia independentes e o seu valor previsto a partir do brilho remanescente do Big Bang.<\/p>\n\n\n

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Observa\u00e7\u00f5es combinadas do instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb e do WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble mostram a gal\u00e1xia espiral NGC 5584, que se encontra a 72 milh\u00f5es de anos-luz da Terra. Entre as estrelas brilhantes de NGC 5584 encontram-se estrelas pulsantes chamadas vari\u00e1veis Cefeidas e supernovas do Tipo Ia, uma classe especial de estrelas em explos\u00e3o. Os astr\u00f3nomos utilizam as vari\u00e1veis Cefeidas e as supernovas do Tipo Ia como marcadores de dist\u00e2ncia fi\u00e1veis para medir o ritmo de expans\u00e3o do Universo.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, CSA e A. Riess (STSCI)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

O Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA fornece novas capacidades para analisar e aperfei\u00e7oar algumas das mais fortes evid\u00eancias observacionais desta tens\u00e3o. Adam Riess, da Universidade Johns Hopkins e do STScI (Space Telescope Science Institute), laureado com o Pr\u00e9mio Nobel, apresenta o seu trabalho recente e o dos seus colegas, utilizando observa\u00e7\u00f5es do Webb para melhorar a precis\u00e3o das medi\u00e7\u00f5es locais da constante de Hubble.<\/p>\n\n\n\n

“Alguma vez se esfor\u00e7ou por ver um sinal que estava no limite da sua vis\u00e3o? O que \u00e9 que ele diz? O que \u00e9 que significa? Mesmo com os telesc\u00f3pios mais potentes, os ‘sinais’ que os astr\u00f3nomos querem ler s\u00e3o t\u00e3o pequenos que tamb\u00e9m temos dificuldade em v\u00ea-los.<\/p>\n\n\n\n

“O sinal que os cosm\u00f3logos querem ler \u00e9 um sinal c\u00f3smico de limite de velocidade que nos diz a que velocidade o Universo se est\u00e1 a expandir – um n\u00famero chamado constante de Hubble. O nosso sinal est\u00e1 escrito nas estrelas de gal\u00e1xias distantes. O brilho de certas estrelas nessas gal\u00e1xias diz-nos a que dist\u00e2ncia est\u00e3o e, portanto, durante quanto tempo esta luz viajou at\u00e9 chegar a n\u00f3s, e os desvios para o vermelho das gal\u00e1xias dizem-nos quanto o Universo se expandiu durante esse tempo, indicando-nos assim o ritmo de expans\u00e3o.<\/p>\n\n\n

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Este diagrama ilustra o poder combinado dos telesc\u00f3pios espaciais Hubble e Webb da NASA na determina\u00e7\u00e3o de dist\u00e2ncias exactas a uma classe especial de estrelas vari\u00e1veis que \u00e9 utilizada na calibra\u00e7\u00e3o do ritmo de expans\u00e3o do Universo. Estas estrelas vari\u00e1veis Cefeidas s\u00e3o observadas em campos estelares muito povoados. A contamina\u00e7\u00e3o da luz pelas estrelas circundantes pode tornar a medi\u00e7\u00e3o do brilho de uma Cefeida menos precisa. A vis\u00e3o infravermelha mais n\u00edtida do Webb permite que um alvo Cefeida seja mais claramente isolado das estrelas circundantes, como se v\u00ea no lado direito do diagrama. Os dados do Webb confirmam a exatid\u00e3o de 30 anos de observa\u00e7\u00f5es de Cefeidas pelo Hubble, que foram fundamentais para estabelecer o degrau inferior da escada da dist\u00e2ncias c\u00f3smicas para medir o ritmo de expans\u00e3o do Universo. \u00c0 esquerda, NGC 5584 \u00e9 vista numa imagem composta do instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb e do WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, A. Riess (STScI), W. Yuan (STScI)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

“Uma classe particular de estrelas, as vari\u00e1veis Cefeidas, tem-nos dado as medi\u00e7\u00f5es de dist\u00e2ncia mais precisas desde h\u00e1 mais de um s\u00e9culo, porque estas estrelas s\u00e3o extraordinariamente brilhantes: s\u00e3o estrelas supergigantes, com uma luminosidade cem mil vezes superior \u00e0 do Sol. Al\u00e9m disso, elas pulsam (isto \u00e9, expandem-se e contraem-se) durante um per\u00edodo de semanas que indica a sua luminosidade relativa. Quanto mais longo for o per\u00edodo, mais brilhantes s\u00e3o intrinsecamente. S\u00e3o a ferramenta de refer\u00eancia para medir as dist\u00e2ncias de gal\u00e1xias a cem milh\u00f5es de anos-luz de dist\u00e2ncia ou mais, um passo crucial para determinar a constante de Hubble. Infelizmente, as estrelas nas gal\u00e1xias est\u00e3o amontoadas num pequeno espa\u00e7o a partir do nosso ponto de vista distante e, por isso, muitas vezes n\u00e3o temos a resolu\u00e7\u00e3o necess\u00e1ria para as separar das suas vizinhas na linha de vis\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

“Uma das principais justifica\u00e7\u00f5es para a constru\u00e7\u00e3o do Telesc\u00f3pio Espacial Hubble foi a resolu\u00e7\u00e3o deste problema. Antes do lan\u00e7amento do Hubble em 1990 e das subsequentes medi\u00e7\u00f5es das Cefeidas, o ritmo de expans\u00e3o do Universo era t\u00e3o incerto que os astr\u00f3nomos nem sabiam se o Universo se estava a expandir h\u00e1 10 mil milh\u00f5es ou h\u00e1 20 mil milh\u00f5es de anos. Isto porque um ritmo de expans\u00e3o mais r\u00e1pido leva a uma idade mais jovem do Universo e um ritmo de expans\u00e3o mais lento a uma idade mais velha do Universo. O Hubble tem uma melhor resolu\u00e7\u00e3o [no comprimento de onda vis\u00edvel] do que qualquer telesc\u00f3pio terrestre porque est\u00e1 situado acima dos efeitos de desfocagem da atmosfera da Terra. Como resultado, pode identificar vari\u00e1veis Cefeidas individuais em gal\u00e1xias que est\u00e3o a mais de cem milh\u00f5es de anos-luz de dist\u00e2ncia e medir o intervalo de tempo durante o qual mudam de brilho.<\/p>\n\n\n\n

“No entanto, tamb\u00e9m temos de observar as Cefeidas na parte do infravermelho pr\u00f3ximo do espectro, para ver a luz que passa inc\u00f3lume atrav\u00e9s da poeira (a poeira absorve e dispersa a luz vis\u00edvel azul, fazendo com que os objetos distantes pare\u00e7am t\u00e9nues e fazendo-nos crer que est\u00e3o mais longe do que est\u00e3o). Infelizmente, a vis\u00e3o da luz vermelha do Hubble n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o n\u00edtida como a da luz azul, pelo que a luz das estrelas Cefeidas que vemos est\u00e1 misturada com outras estrelas no seu campo de vis\u00e3o. Podemos ter em conta a quantidade m\u00e9dia desta mistura, estatisticamente, da mesma forma que um m\u00e9dico calcula o peso subtraindo o peso m\u00e9dio das roupas \u00e0 leitura da balan\u00e7a, mas isso acrescenta ru\u00eddo \u00e0s medi\u00e7\u00f5es. As roupas de algumas pessoas s\u00e3o mais pesadas do que outras.<\/p>\n\n\n\n

“No entanto, a vis\u00e3o n\u00edtida no infravermelho \u00e9 um dos superpoderes do Telesc\u00f3pio Espacial James Webb. Com o seu grande espelho e \u00f3tica sens\u00edvel, consegue separar facilmente a luz das Cefeidas das estrelas vizinhas com pouca mistura. No primeiro ano de opera\u00e7\u00f5es do Webb, com o nosso programa de Observadores Gerais 1685, recolhemos observa\u00e7\u00f5es de Cefeidas encontradas pelo Hubble em dois passos ao longo do que \u00e9 conhecido como a escada de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas. O primeiro passo envolve a observa\u00e7\u00e3o de Cefeidas numa gal\u00e1xia com uma dist\u00e2ncia geom\u00e9trica conhecida que nos permite calibrar a verdadeira luminosidade das Cefeidas. Para o nosso programa, essa gal\u00e1xia \u00e9 NGC 4258. O segundo passo \u00e9 observar Cefeidas nas gal\u00e1xias hospedeiras de supernovas recentes do Tipo Ia. A combina\u00e7\u00e3o dos dois primeiros passos transfere o conhecimento da dist\u00e2ncia \u00e0s supernovas para calibrar as suas verdadeiras luminosidades. O terceiro passo \u00e9 observar essas supernovas a uma grande dist\u00e2ncia, onde a expans\u00e3o do Universo \u00e9 aparente e pode ser medida comparando as dist\u00e2ncias inferidas a partir da sua luminosidade e os desvios para o vermelho das gal\u00e1xias hospedeiras das supernovas. Esta sequ\u00eancia de passos \u00e9 conhecida como a escada de dist\u00e2ncias.<\/p>\n\n\n\n

“Obtivemos recentemente as nossas primeiras medi\u00e7\u00f5es Webb dos passos um e dois, o que nos permite completar a escada de dist\u00e2ncias e comparar com as medi\u00e7\u00f5es anteriores do Hubble. As medi\u00e7\u00f5es do Webb reduziram drasticamente o ru\u00eddo nas medi\u00e7\u00f5es das Cefeidas devido \u00e0 resolu\u00e7\u00e3o do observat\u00f3rio nos comprimentos de onda do infravermelho pr\u00f3ximo. Este tipo de melhoria \u00e9 o sonho dos astr\u00f3nomos! Observ\u00e1mos mais de 320 Cefeidas nas duas primeiras etapas. Confirm\u00e1mos que as anteriores medi\u00e7\u00f5es do Telesc\u00f3pio Espacial Hubble eram exatas, embora mais ruidosas. Tamb\u00e9m observ\u00e1mos mais quatro hospedeiras de supernovas com o Webb e verific\u00e1mos um resultado semelhante para toda a amostra.<\/p>\n\n\n

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Compara\u00e7\u00e3o das rela\u00e7\u00f5es per\u00edodo-luminosidade das Cefeidas utilizadas para medir dist\u00e2ncias. Os pontos vermelhos s\u00e3o do Webb da NASA e os pontos cinzentos s\u00e3o do Hubble da NASA. O painel superior \u00e9 para NGC 5584, a hospedeira da supernova de Tipo Ia, com a inser\u00e7\u00e3o a mostrar selos de imagem da mesma Cefeida vista por cada telesc\u00f3pio. O painel inferior \u00e9 para NGC 4258, uma gal\u00e1xia com uma dist\u00e2ncia geom\u00e9trica conhecida, com a inser\u00e7\u00e3o a mostrar a diferen\u00e7a nos m\u00f3dulos de dist\u00e2ncia entre NGC 5584 e NGC 4258, medida com cada telesc\u00f3pio. Os dois telesc\u00f3pios est\u00e3o em excelente concord\u00e2ncia.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, A. Riess (STScI) e G. Anand (STScI)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

“O que os resultados ainda n\u00e3o explicam \u00e9 porque \u00e9 que o Universo parece estar a expandir-se t\u00e3o rapidamente! Podemos prever o ritmo de expans\u00e3o do Universo observando a sua imagem de beb\u00e9, a radia\u00e7\u00e3o c\u00f3smica de fundo em micro-ondas e depois utilizar o nosso melhor modelo de como cresce ao longo do tempo para nos dizer a que velocidade o Universo dever\u00e1 estar a expandir-se atualmente. O facto de a medida atual do ritmo de expans\u00e3o exceder significativamente a previs\u00e3o \u00e9 um problema que j\u00e1 dura h\u00e1 uma d\u00e9cada, chamado “A Tens\u00e3o de Hubble”. A possibilidade mais excitante \u00e9 que a Tens\u00e3o seja uma pista sobre algo que nos est\u00e1 a faltar na nossa compreens\u00e3o do cosmos.<\/p>\n\n\n\n

“Pode indicar a presen\u00e7a de energia escura ex\u00f3tica, mat\u00e9ria escura ex\u00f3tica, uma revis\u00e3o da nossa compreens\u00e3o da gravidade, ou a presen\u00e7a de uma part\u00edcula ou campo \u00fanico. A explica\u00e7\u00e3o mais mundana seria a exist\u00eancia de m\u00faltiplos erros de medi\u00e7\u00e3o que conspiram na mesma dire\u00e7\u00e3o (os astr\u00f3nomos exclu\u00edram a possibilidade de um \u00fanico erro utilizando passos independentes), por isso \u00e9 que \u00e9 t\u00e3o importante refazer as medi\u00e7\u00f5es com maior fidelidade. Com o Webb a confirmar as anteriores medi\u00e7\u00f5es do Hubble, s\u00e3o as evid\u00eancias mais fortes at\u00e9 agora de que os erros sistem\u00e1ticos na fotometria das Cefeidas pelo Hubble n\u00e3o desempenham um papel significativo na atual Tens\u00e3o do Hubble. Como resultado, as possibilidades mais interessantes permanecem em cima da mesa e o mist\u00e9rio da Tens\u00e3o aprofunda-se”.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ NASA (blog)<\/a>
\/\/ STScI (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (arXiv.org)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Saiba mais:<\/h3>\n\n\n\n

Universo:<\/strong>
A expans\u00e3o acelerada do Universo (Wikipedia)<\/a>
Universo (Wikipedia)<\/a>
Lei de Hubble (Wikipedia)<\/a>
Determinando a constante de Hubble (Wikipedia)<\/a>
Idade do Universo (Wikipedia)<\/a>
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)<\/a>
Big Bang (Wikipedia)<\/a>
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)<\/a>
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)<\/a>
Indicadores de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas (Wikipedia)<\/a>
“Escada” de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

NGC 4258 (Messier 106):<\/strong>
SEDS<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Vari\u00e1veis Cefeidas:<\/strong>
Wikipedia<\/a>
SEDS<\/a><\/p>\n\n\n\n

Supernovas:<\/strong>
Wikipedia<\/a> 
Tipo Ia (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

JWST (Telesc\u00f3pio Espacial James Webb):<\/strong>
NASA<\/a>
STScI<\/a>
STScI (website para o p\u00fablico)<\/a>
ESA<\/a>
ESA\/Webb<\/a>
Wikipedia<\/a>
Facebook<\/a>
Twitter<\/a>
Instagram<\/a>
Blog do JWST (NASA)<\/a>
Programas DD-ERS do Webb (STScI)<\/a>
Ciclo 2 GO do Webb (STScI)<\/a>
NIRISS (NASA)<\/a>
NIRCam (NASA)<\/a>
MIRI (NASA)<\/a>
NIRSpec (NASA)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Telesc\u00f3pio Espacial Hubble:
<\/strong>Hubble, NASA<\/a> 
ESA<\/a>
Hubblesite<\/a>
STScI<\/a>
SpaceTelescope.org<\/a>
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telesc\u00f3pios Espaciais<\/a>
Arquivo de Ci\u00eancias do eHST<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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