Dados do Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) sugerem que a energia escura, responsável pela expansão acelerada do Universo, pode estar variando ao longo do tempo, diferentemente do que se pensava. Se confirmado, esse fato mudará drasticamente a visão acerca das constantes cosmológica e do Universo.
Estudos recentes sugerem que a energia escura, responsável pela expansão acelerada do Universo, pode não ser constante, mas sim variar ao longo do tempo.
Essa possibilidade desafia a atual compreensão do cosmos e pode ter implicações significativas para as teorias cosmológicas.
“Os resultados da colaboração DESI são, no mínimo, bastante intrigantes. Eles não apenas indicam evidências de uma energia escura dinâmica, como também sugerem que a densidade dessa componente aumenta com a expansão do universo. Caso se confirmem, estaremos diante de uma nova revolução na cosmologia, com profundas implicações para a física fundamental”, destacou o Dr. Jailson Alcaniz, diretor do Observatório Nacional e pesquisador em Astronomia com foco em Cosmologia.
Os dados mostram que nossa visão do Universo precisa mudar
Quando ouvimos que 25% do cosmos é composto de matéria escura, 75% de energia escura, e apenas 5% da matéria comum, de que são feitas as estrelas e planetas e tudo o mais, estamos falando do Modelo Padrão da Cosmologia, uma teoria científica chamada modelo Lambda-CDM (Λ-CDM).
Mas todas as nossas tentativas de descobrir o que é a matéria escura falharam, e agora parece que o mesmo está acontecendo com a energia escura, mostrando que esta teoria não é tão boa como acreditávamos.
No ano passado, os primeiros dados do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI) indicaram que o a energia escura está “evoluindo” ao longo do tempo, em vez de permanecer constante
O DESI é instrumento constituído por 5 mil fibras ópticas, cada uma delas funcionando como um telescópio controlado roboticamente, que ficam escaneando galáxias em alta velocidade.
Agora, a equipe do DESI liberou dados muito mais representativos, resultantes de três anos de observações – são 10 vezes mais dados e cobrindo sete vezes a área do céu em relação aos dados anteriores.
Ao combinar esses dados com outras medições, como mapas da radiação cósmica de fundo em micro-ondas e supernovas, a equipe concluiu que a energia escura parece de fato mudar ao longo do tempo, contradizendo diretamente o modelo padrão Lambda-CDM.
Se a Energia escura muda no tempo o Modelo de Constantes Cosmológicas precisa ser modificado
Segundo o modelo padrão, a energia escura, representada pela constante cosmológica Λ, seria a responsável pela aceleração da expansão do Universo, mantendo uma densidade de energia constante ao longo do tempo.
Os novos dados, contudo, indicam que essa aceleração parece ser dinâmica, variando no tempo e no espaço, o que exige uma visão totalmente nova do Universo – em outras palavras, o que acreditávamos ser uma constante cosmológica não é constante.
Embora vários cientistas já defendam abertamente que a energia escura não existe, a maioria da comunidade científica esperava que um volume maior de dados anulasse aquela conclusão inicial do DESI, que poderia ser algum viés de um pequeno conjunto de observações.
Ocorre, contudo, que o efeito ficou mais forte, atingindo uma significância de 4,2 sigmas. É necessário atingir 5 sigmas para que um resultado seja considerado uma “descoberta”.
A expectativa é que os 5 sigmas sejam atingidos com mais dois anos de observações do DESI. Mas a significância atual equivale a dizer que há 0,001334% de probabilidade de o resultado ser devido ao acaso, tornando muito remota a possibilidade de uma reversão do resultado.
Nova Compreensão do Universo começa a surgir
Supondo que a conclusão se mantenha, então o Universo pode ser muito diferente da imagem que atualmente temos dele.
Se a energia escura continuar se tornando mais fraca, o efeito da aceleração da expansão do Universo pode desaparecer com o tempo, viabilizando cenários como o “Big Crunch”, o oposto do Big Bang, quando o cosmos começará a se contrair até eventualmente colapsar sobre si mesmo.
“O que estamos vendo é profundamente intrigante,” disse a professora Alexie Leauthaud-Harnett, membro do DESI. “É emocionante pensar que podemos estar à beira de uma grande descoberta sobre a energia escura e a natureza fundamental do nosso Universo.”
“Parece cada vez mais que precisamos modificar nosso modelo padrão da cosmologia para fazer com que esses diferentes conjuntos de dados façam sentido juntos – e a evolução da energia escura parece promissora,” completou seu colega Will Percival.
Expansão em ritmo decrescente, ou variável para o Universo
Os primeiros resultados de um dos maiores esforços para tentar compreender a expansão do Universo trouxe resultados surpreendentes, mostrando que o motor dessa expansão, conhecido como energia escura, pode não se comportar exatamente como os cientistas pensavam.
As informações estão no primeiro conjunto de dados analisados pela equipe internacional – 900 pesquisadores de mais de 70 instituições ao redor do mundo – que coordena o instrumento DESI (sigla em inglês para Instrumento Espectroscópico da Energia Escura), instalado no Observatório Nacional Kitt Peak, no estado norte-americano do Arizona.
O instrumento está coletando luz das partes mais distantes do Universo, o que permite mapear o cosmos tal como era na sua juventude e traçar a sua evolução até ao que é observado hoje.
A compreensão de como o Universo evoluiu está ligada à forma como ele poderá “acabar”. Mas o interesse mais imediato se volta agora para um dos maiores mistérios da física:
O que está por trás da observação de que a expansão do Universo está se acelerando?
A novidade é que, ao contrário do que propõe o modelo do Universo mais aceito hoje pelos cientistas, a energia escura pode variar no tempo: Os dados sugerem que a energia escura pode estar perdendo força, o que significa dizer que a expansão do Universo pode estar desacelerando.
A conclusão tem uma significância que os físicos chamam de 3 sigmas, sendo que é necessário chegar a 5 sigmas para que um resultado seja taxado como uma “descoberta”.
Novos Modelos do Universos Cosmológicos para o Universo Surgem
O modelo do Universo mais aceito hoje é conhecido como Lambda-CDM, que inclui a matéria comum, um tipo de matéria desconhecido e que parece não interagir com nada, por isso chamada matéria escura fria (CDM: Cold Dark Matter), e a energia escura, conhecida como lambda.
Tanto a matéria escura como a energia escura moldam a forma como o Universo se expande, mas de maneiras opostas: através da atração gravitacional, a matéria e a matéria escura retardam a expansão, enquanto a energia escura a acelera. A quantidade de cada uma influencia como o Universo evolui.
Mais recentemente, outros modelos têm ganho atenção devido à sua crescente capacidade de explicar os dados observacionais. Essas novas explicações incluem a teoria MOND, uma sigla em inglês para Dinâmica Newtoniana Modificada, e uma Teoria da Relatividade Modificada.
“A gravidade une a matéria, de modo que, quando jogamos uma bola no ar, a gravidade da Terra a puxa para baixo em direção ao planeta,” explica o professor Mustapha Ishak-Boushaki, da Universidade do Texas e membro da colaboração DESI.
“Mas, nas escalas maiores, o Universo se comporta de maneira diferente. Ele está agindo como se houvesse algo repulsivo separando o Universo e acelerando sua expansão. Este é um grande mistério, e estamos investigando isso em várias frentes. É uma energia escura desconhecida no Universo, ou é uma modificação da teoria da gravidade de Albert Einstein em escalas cosmológicas?”
Desaceleração do Universo
Quando os dados coletados pelo DESI durante este primeiro ano de funcionamento foram combinados com dados de outros observatórios, o que se vê são diferenças importantes em relação ao que o modelo Lambda-CDM prevê.
Nesse modelo, o comportamento da energia escura é descrito por uma “equação de estado”, que descreve como a “pressão da energia escura” – sua força oposta à da gravidade – se relaciona com a sua densidade. E o modelo assume que essa equação de estado é constante ao longo do tempo. Os dados do DESI contestam isto, mostrando que a densidade da energia escura pode variar ao longo do tempo.
“Os nossos resultados mostram alguns desvios interessantes do modelo padrão do Universo que podem indicar que a energia escura está evoluindo ao longo do tempo,” disse Ishak-Boushaki.
“Quanto mais dados coletarmos, mais bem equipados estaremos para determinar se essa descoberta é válida. Com mais dados, poderemos identificar diferentes explicações para o resultado que observamos ou confirmá-lo. Se persistir, tal resultado lançará alguma luz sobre o que está causando a aceleração cósmica e representa um grande passo na compreensão da evolução do nosso Universo.”
Mais dados também melhorarão outros resultados iniciais do DESI, que avaliam a massa de partículas chamadas neutrinos e a constante de Hubble, uma medida da rapidez com que o Universo está se expandindo hoje, e que é alvo de um debate acalorado porque essa “constante” tem valores diferente dependendo do modo como é medida – esse debate hoje é conhecido como tensão de Hubble”.
“Nossos resultados são um terreno fértil para nossos colegas teóricos enquanto eles exploram novos e antigos modelos, e estamos animados para ver o que eles irão descobrir,” disse Michael Levi, diretor do DESI e cientista pesquisador da U-M, que trabalhou com Tarlé na construção dos olhos robóticos.
“Seja qual for a natureza da energia escura, ela moldará o futuro do nosso universo. É notável que possamos olhar para o céu com nossos telescópios e tentar responder a uma das maiores perguntas que a humanidade já fez.”
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É Livre a reprodução de matérias mediante a citação do título do texto com link apontando para este texto. Crédito do site Nature & Space
ENERGIA ESCURA PODE SER VARIÁVEL NO TEMPO
Observatório Nacional – Brasil
Observatório DESI
The Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)
Site Inovação Tecnológica
Expansão do Universo pode estar desacelerando
Energia escura não é o que pensamos, o que muda nossa visão do Universo
