O universo é duas vezes mais antigo do que pensávamos?

Um artigo recente sugere que nossa compreensão do cosmos está errada e propõe um modelo diferente. Será que essa nova ideia está certa? Numa palavra: Não. 

Esta imagem profunda do Telescópio Espacial Hubble mostra algumas das primeiras galáxias identificadas no universo. O Telescópio Espacial James Webb olhou ainda mais para trás no tempo. Crédito: ESA/NASA

Em julho, o cosmólogo Rajendra Gupta, da Universidade de Ottawa, publicou um artigo na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society afirmando que nosso universo é mais de 10 bilhões de anos mais velho do que há muito acreditávamos que fosse. 

Vamos nos aprofundar nessa surpreendente afirmação que, se verdadeira, abalaria os fundamentos da cosmologia moderna, e ver se ela resiste ao escrutínio.

A configuração

O foco central do trabalho de Gupta são os resultados surpreendentes do Telescópio Espacial James Webb (JWST), que revelou que o universo primitivo está cheio de grandes galáxias. Essas galáxias são muito maiores do que pensávamos que seriam baseadas em nosso modelo atual da evolução do universo, conhecido como ΛCDM (onde Λ é a letra grega maiúscula lambda; pronuncia-se "Lambda-CDM"). O modelo ΛCDM é um modelo tão simples quanto pode ser que tenta se ajustar a todas as evidências disponíveis.

Ele diz que nosso universo é em grande parte feito de energia escura (essa é a parte "Λ"), um bom pedaço de matéria escura fria (que é o "MDL") e uma pequena quantidade de matéria normal e radiação (que não chega a fazer parte do nome). O modelo também afirma que o universo vem se expandindo a partir de um Big Bang quente, e essa expansão faz com que a luz de galáxias distantes se desvie para o vermelho em seu caminho em nossa direção.

Como todas as ideias da ciência, ela tem suas deficiências e guarda sua cota de mistérios. Não entendemos a natureza da matéria escura ou da energia escura e, no caso mais recente, o modelo ΛCDM prevê que as primeiras galáxias devem ser pequenas.

Nova cosmologia?

Uma possibilidade muito real é que estamos errando tudo isso e que o modelo ΛCDM está quebrado. Foi este o caminho que Gupta tomou, e ele introduziu um modelo híbrido que invoca várias ideias que flutuam nos círculos cosmológicos há quase um século para explicar as galáxias jovens e grandes. No modelo de Gupta, o universo é mais de 10 bilhões de anos mais velho do que o modelo ΛCDM sugeriria, o que dá às galáxias tempo suficiente para crescer até seus tamanhos impressionantes. Em outras palavras, o universo "precoce" não é tão precoce. Problema resolvido.

Mas a cosmologia é uma ciência madura e existem muitas, muitas observações que se relacionam entre si. Você não pode simplesmente explicar uma observação, como os tamanhos de galáxias distantes, e chamá-la de um dia. Você tem que enfrentar uma manopla de outras observações se quiser que seu modelo tenha sucesso. Gupta reconhece isso e também afirma que seu modelo concorda, por exemplo, com a isotropia da radiação cósmica de fundo (CMB; ou seja, por que ela é tão uniforme em todo o céu) e com os dados de pesquisas de supernovas.

Mas para fazer todas essas observações funcionarem, o modelo de Gupta é muito mais complexo do que o ΛCDM. No modelo de Gupta, há a expansão normal do universo. Além disso, ele invoca uma ideia chamada "luz cansada", proposta pela primeira vez por astrônomos no início da cosmologia moderna, por volta de 1930.

Essa ideia desafia a interpretação de que o universo está se expandindo, afirmando que a luz simplesmente perde energia à medida que viaja. Além disso, Gupta invoca outra ideia centenária de que as constantes físicas do universo, como a velocidade da luz e a força da gravidade, mudam com o tempo.

Sem surpresa, quando você torna os modelos mais complexos e mais envolvidos, você geralmente pode explicar qualquer observação que desejar. Mas isso tem um preço.

Acertar obstáculos

O modelo de Gupta introduz uma enorme quantidade de complexidade adicional e nova física ao universo, tudo para explicar o grande tamanho de galáxias distantes, ao mesmo tempo em que satisfaz a natureza mencionada da CMB e das supernovas que vemos. No entanto, existem muitas outras observações que ainda precisam ser abordadas por esse novo modelo.

Por exemplo, temos a abundância de elementos leves forjados no início do Big Bang. Temos o crescimento e desenvolvimento de aglomerados, filamentos e vazios na teia cósmica. Temos não apenas a isotropia da CMB, mas as pequenas flutuações de temperatura que existem dentro desse fundo. E mais.

O modelo ΛCDM pode explicar todas essas observações, enquanto o modelo de Gupta não. Além disso, o modelo de Gupta introduz todos os tipos de nova física que atualmente não são explicadas. Como exatamente a luz perde energia enquanto viaja? Qual é o mecanismo por trás das variações nas constantes físicas? Esses processos exigem explicação.

De fato, os físicos examinaram modelos semelhantes por décadas e os descobriram incapazes de lidar com a riqueza de dados provenientes de experimentos de física de partículas em todo o mundo.

Mesmo que levássemos o modelo de Gupta a sério e pudéssemos de lado os problemas com sua física fundamental, o modelo não é tão resistente quanto parece. Sim, isso explica o tamanho de galáxias distantes, mas não sua idade. As observações do JWST revelam galáxias maiores do que esperávamos, mas paradoxalmente elas também parecem jovens e brilhantes.

Apesar de seu tamanho, eles se parecem com galáxias que têm apenas algumas centenas de milhões de anos, não 5 bilhões ou 10 bilhões de anos, como as galáxias modernas. Além disso, se o modelo de Gupta for preciso, devemos ver estrelas em todo o lugar com 15 bilhões a 20 bilhões de anos. Não.

O modelo de Gupta é interessante como um experimento mental para explorar qual física podemos precisar para explicar essas e talvez futuras observações do JWST. Mas, como um modelo cosmológico em pleno funcionamento, ele fica muito aquém e cria mais mistérios do que resolve. É verdade que precisamos atualizar nossa compreensão do universo, mas esse novo modelo não é o caminho.

Fonte: astronomy.com