Uma nova corroboração de observações desconcertantes de que o Universo se está a expandir mais rapidamente do que o esperado leva os cientistas a ponderar a causa por detrás de tal aceleramento — talvez algum factor desconhecido que envolva os misteriosos componentes cósmicos da energia escura e da matéria escura.

Dois anos de dados do telescópio espacial James Webb, da agência espacial norte-americana NASA e da Agência Espacial Europeia (ESA), validaram a conclusão anterior do telescópio espacial Hubble de que a taxa de expansão do Universo é mais rápida – cerca de 8% – do que seria de esperar com base no que os astrofísicos conhecem das condições iniciais do cosmos e da sua evolução ao longo de milhares de milhões de anos.

A discrepância é designada por “tensão de Hubble”. As observações do James Webb, o telescópio espacial mais capacitado de sempre, parecem excluir a ideia de que os dados do seu precursor Hubble tinham alguma falha devido ao erro do instrumento.

“Esta é a maior amostra de dados do telescópio Webb – os seus primeiros dois anos no espaço – e confirma a descoberta intrigante do telescópio espacial Hubble com a qual nos temos debatido há uma década – o Universo está agora a expandir-se mais rapidamente do que as nossas melhores teorias conseguem explicar”, disse o astrofísico Adam Riess, da Universidade Johns Hopkins em Maryland (Estados Unidos), autor principal deste estudo publicado na revista Astrophysical Journal.

“Sim, parece que falta alguma coisa na nossa compreensão do Universo”, acrescentou Adam Riess, galardoado com o Prémio Nobel da Física em 2011 pela co-descoberta da expansão acelerada do Universo. “A nossa compreensão do Universo contém muita ignorância acerca de dois elementos – a matéria negra e a energia negra –, que constituem 96% do Universo, pelo que não se trata de uma questão menor.”

“Os resultados do Webb podem ser interpretados como sugerindo que pode ser necessário rever o nosso modelo do Universo, embora seja muito difícil identificar o que é isso neste momento”, refere, por sua vez, SiyangLi, um estudante de doutoramento em astronomia e astrofísica da Universidade Johns Hopkins e co-autor do estudo.

A matéria negra, que se pensa constituir cerca de 27% do Universo, é uma forma hipotética de matéria invisível, mas que se supõe existir com base nos seus efeitos gravitacionais sobre a matéria vulgar – as estrelas, os planetas, as luas e tudo o que existe na Terra – e que representa cerca de 5% do Universo.

Acredita-se que a energia escura, que compreende aproximadamente 69% do Universo, é uma forma hipotética de energia que permeia vastas faixas do cosmos que contraria a gravidade e impulsiona a expansão acelerada do Universo.

O que poderá explicar a taxa de expansão anómala? “Há muitas hipóteses que envolvem matéria escura, energia escura, radiação escura – por exemplo, neutrinos, um tipo de partícula subatómica fantasmagórica – ou a própria gravidade com algumas propriedades exóticas como possíveis explicações”, considerou Adam Riess.

Os investigadores utilizaram três métodos diferentes para medir as distâncias da Terra a galáxias onde um tipo de estrela variável, as cefeidas, tinha sido documentado.

As medições dos telescópios James Webb e Hubble estavam em consonância entre si. A taxa de expansão do Universo, um valor chamado “constante de Hubble”, é medida em quilómetros por segundo por megaparsec, uma distância igual a 3,26 milhões de anos-luz. Um ano-luz é a distância que a luz percorre num ano, que é quase 9,5 biliões de quilómetros. Ou seja, 9.460.730.472.580 quilómetros.

De acordo com o modelo-padrão da cosmologia – que reúne o conhecimento convencional sobre o Universo –, o valor da constante de Hubble deve ser entre cerca de 67 e 68. Os dados dos telescópios Hubble e James Webb indicam um valor médio de cerca de 73, com um intervalo entre cerca de 70 e 76.

Em expansão desde o Big Bang

O Big Bang, há 13.800 milhões de anos, deu início ao Universo e este tem vindo a expandir-se desde então. Em 1998, os cientistas revelaram que esta expansão era, na verdade, cada vez mais acelerada, sendo a energia escura a razão hipotética para tal.

O novo estudo analisou os dados do telescópio James Webb, que cobrem cerca de um terço da lista completa de galáxias relevantes do telescópio Hubble. Os investigadores tinham anunciado em 2023 que dados provisórios anteriores do James Webb validavam as descobertas do telescópio Hubble.

Como é que este mistério da tensão do Hubble pode então ser resolvido? “Precisamos de mais dados para caracterizar melhor esta pista. Qual é exactamente a sua dimensão [da discrepância]? A discrepância está no limite inferior (4-5%) ou no limite superior (10-12%) dos dados actuais? Em que intervalo de tempo cósmico ela está presente? Estes dados vão ajudar-nos a ter mais ideias”, considerou Adam Riess.