Durante décadas, os cientistas discordaram sobre uma questão fundamental: com que rapidez o Universo está a expandir-se? Mas este ano, a astrónoma Wendy Freedman anunciou resultados que poderão ajudar a acabar com a controvérsia.
O enigma de longa data é que dois métodos para medir a taxa de expansão cósmica, conhecida como constante de Hubble, dão respostas teimosamente diferentes. Estudos que utilizam flutuações na radiação cósmica de fundo — o brilho residual do Big Bang — sugerem que, por cada megaparsec (Mpc; ou 3,2 milhões de anos-luz) mais distante que se olha, as galáxias afastam-se 67 quilómetros por segundo mais rapidamente. Mas quando os cientistas, incluindo Freedman, mediram a taxa de recessão de galáxias distantes e estimaram a sua distância, obtiveram uma constante de Hubble maior: variadamente 72-74 km s−1 MPC−1.
O método para estimar a distância das galáxias é crucial. Baseia-se na observação do brilho das supernovas (estrelas em explosão) nessas galáxias. Para calibrar a forma como o brilho aparente de uma supernova se relaciona com a sua distância, os investigadores baseiam-se em comparações com “velas padrão”: estrelas bem estudadas encontradas relativamente próximas, na vizinhança cósmica da Via Láctea.
Análises lideradas por Adam Riess, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, Maryland, usam estrelas conhecidas como Cefeidas e fornecem a constante de Hubble mais elevada. Assim, Freedman, da Universidade de Chicago, em Illinois, trabalhou com colaboradores para aperfeiçoar dois outros tipos de velas padrão que serviriam como verificação cruzada. “Ela realmente começou a construir esse caminho independente”, diz Kristen McQuinn, astrônoma da Universidade Rutgers em New Brunswick, Nova Jersey, e do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland. Isso é corajoso, diz McQuinn, porque requer muitas observações telescópicas e análises meticulosas.
Este ano, Freedman revelou suas descobertas, que usaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST). Como ela anunciou em conferências em abril, e em uma pré-impressão publicada em agosto, quando combinou as duas velas padrão mais recentes com dados de supernovas, ambas as análises colocaram a taxa de expansão do Universo dentro da margem de erro de 67 km/s.−1 MPC−1 resultados de fundo cósmico de microondas (WL Freedman e outros. Pré-impressão em arXiv https://doi.org/nq36; 2024).
Mas o enigma está longe de ser resolvido. Freedman descobriu que a técnica baseada em Cefeidas ainda fornece misteriosamente um valor mais alto do que o encontrado com as outras velas padrão. Então, no final de agosto, Riess publicou as análises de sua própria equipe – argumentando que todas as três velas padrão mostram uma constante de Hubble mais alta (AG Riess e outros. Pré-impressão em arXiv https://doi.org/nq4g; 2024).
A razão para essa diferença parece ser que os cientistas não concordam sobre quais conjuntos de galáxias incluir nas suas análises. Mas há esperança de que mais observações do JWST, ou métodos diferentes, como o uso de ondas gravitacionais, possam resolver o problema.
Se assim for, será mais um aspecto fundamental do Universo que Freedman ajudou a iluminar. Ela estabeleceu seu nome pela primeira vez na década de 1990, quando liderou o que Riess chama de estudo “transformacional” com o Telescópio Espacial Hubble, denominado Projeto Chave. Nessa altura, diferentes grupos forneceram medições da constante de Hubble que discordavam por um factor de dois — e a idade do próprio Universo só podia ser estimada entre 10 mil milhões e 20 mil milhões de anos. Utilizando Cefeidas e supernovas, o trabalho de Freedman melhorou enormemente a estimativa de distâncias e, combinado com as descobertas ganhadoras do Nobel de Riess e outros, melhorou as estimativas da idade do Universo.
