Estamos totalmente enganados sobre a energia escura? Novo achado intriga astrônomos

Na quinta-feira, astrônomos que estão conduzindo o que descrevem como a maior e mais precisa pesquisa até agora sobre a história do universo anunciaram que podem ter descoberto uma grande falha em sua compreensão da energia escura, a misteriosa força que está acelerando a expansão do cosmos.

O DESI gerou o maior mapa 3D do universo já feito Foto: Claire Lamman/DESI © Fornecido por Estadão 

A energia escura era presumida como uma força constante no universo, tanto atualmente quanto ao longo da história cósmica.

Mas os novos dados sugerem que ela pode ser mais variável, tornando-se mais forte ou mais fraca com o tempo, revertendo ou até mesmo desaparecendo. “Como Biden diria, é um BFD (algo muito importante)”, disse Adam Riess, astrônomo da Universidade Johns Hopkins e do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial em Baltimore.

Ele compartilhou o Prêmio Nobel de Física de 2011 com outros dois astrônomos pela descoberta da energia escura, mas não estava envolvido neste novo estudo. 

“Pode ser a primeira pista real que temos sobre a natureza da energia escura em 25 anos”, disse ele. Essa conclusão, se confirmada, poderia libertar os astrônomos — e todos nós — de uma previsão sombria e de longa data sobre o destino final do universo.

Se o trabalho da energia escura fosse constante ao longo do tempo, eventualmente empurraria todas as estrelas e galáxias tão longe umas das outras que até mesmo átomos seriam despedaçados, esgotando o universo de toda vida, luz, energia e pensamento, e condenando-o a um caso eterno de marasmo cósmico.

Em vez disso, parece que a energia escura é capaz de mudar de curso e apontar o cosmos para um futuro mais rico. 

As palavras-chave são “pode” e “poderia”. A nova descoberta tem cerca de 1 chance em 400 de ser um acaso estatístico, um grau de incerteza chamado três sigmas, que está muito aquém do padrão ouro para uma descoberta, chamado cinco sigmas: 1 chance em 1,7 milhão. 

Na história da física, até eventos de cinco sigmas evaporaram quando mais dados ou melhores interpretações dos dados surgiram. Essa notícia vem no primeiro relatório de progresso, publicado como uma série de artigos, por uma grande colaboração internacional chamada Instrumento Espectroscópico de Energia Escura, ou DESI. 

O grupo acaba de iniciar um esforço de cinco anos para criar um mapa 3D das posições e velocidades de 40 milhões de galáxias ao longo de 11 bilhões de anos de tempo cósmico.

Seu mapa inicial, baseado no primeiro ano de observações, inclui apenas 6 milhões de galáxias. Os resultados foram divulgados na quinta-feira em uma reunião da Sociedade Americana de Física em Sacramento, Califórnia, e na conferência Rencontres de Moriond na Itália.

 O grupo acaba de iniciar um esforço de cinco anos para criar um mapa 3D das posições e velocidades de 40 milhões de galáxias ao longo de 11 bilhões de anos de tempo cósmico, Na imagem, a representação artística do processo Foto: NOIRLab/NSF/AURA/P. Colaboração Marenfeld e DESI © Fornecido por Estadão

“Até agora estamos vendo um acordo básico com nosso melhor modelo do universo, mas também estamos vendo algumas diferenças potencialmente interessantes que poderiam indicar que a energia escura está evoluindo com o tempo”, disse Michael Levi, o diretor do DESI, em uma declaração emitida pelo Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, que gerencia o projeto.

A equipe do DESI não esperava encontrar algo tão significativo tão cedo, disse Nathalie Palanque-Delabrouille, uma astrofísica do laboratório Lawrence Berkeley e porta-voz do projeto, em uma entrevista.

O primeiro ano de resultados foi projetado para simplesmente confirmar o que já era conhecido, disse ela: “Pensamos que basicamente validaríamos o modelo padrão”. Mas o desconhecido saltou para eles.

Quando os cientistas combinaram seu mapa com outros dados cosmológicos, ficaram surpresos ao descobrir que ele não concordava totalmente com o modelo padrão confiável do universo, que assume que a energia escura é constante e imutável. Uma energia escura variável se ajustou melhor aos pontos de dados.

“Certamente é mais do que uma curiosidade”, disse Palanque-Delabrouille. “Eu chamaria de uma dica. É, não é ainda uma evidência, mas é interessante.” Mas os cosmologistas estão levando essa dica muito a sério.

Wendy Freedman, uma astrofísica da Universidade de Chicago que liderou esforços para medir a expansão do universo, elogiou a nova pesquisa como “dados soberbos”. Os resultados, disse ela, “abrem o potencial para uma nova janela na compreensão da energia escura, o componente dominante do universo, que permanece o maior mistério na cosmologia. Bem emocionante.” 

Michael Turner, professor emérito da Universidade de Chicago que cunhou o termo “energia escura”, disse em um e-mail: “Embora combinar conjuntos de dados seja complicado, e estes são resultados iniciais do DESI, a possível evidência de que a energia escura não é constante é a melhor notícia que ouvi desde que a aceleração cósmica foi firmemente estabelecida há mais de 20 anos.” 

A energia escura entrou na conversa em 1998, quando dois grupos concorrentes de astrônomos, incluindo Riess, descobriram que a expansão do universo estava acelerando em vez de desacelerar, como a maioria dos astrônomos esperava.

As observações iniciais pareciam sugerir que essa energia escura estava agindo exatamente como um famoso fator de ajuste — denotado pela letra grega Lambda — que Albert Einstein havia inserido em suas equações para explicar por que o universo não desabava por sua própria gravidade. Ele mais tarde chamou isso de seu pior erro. 

Mas talvez ele tenha falado cedo demais. Como formulado por Einstein, Lambda era uma propriedade do próprio espaço: quanto mais espaço havia conforme o universo se expandia, mais energia escura havia, empurrando cada vez mais forte e eventualmente levando a um futuro fútil e sem luz. 

A energia escura assumiu seu lugar no modelo padrão do universo conhecido como LCDM, composto por 70% de energia escura (Lambda), 25% de matéria escura fria (um sortimento de partículas exóticas de movimento lento) e 5% de matéria atômica. Até agora, esse modelo foi abalado, mas não quebrado pelo novo Telescópio Espacial James Webb. Mas e se a energia escura não fosse constante como o modelo cosmológico assumia? 

Em questão está um parâmetro chamado w, que é uma medida da densidade, ou veemência, da energia escura. Na versão de Einstein da energia escura, esse número permanece constante, com um valor de –1, ao longo da vida do universo. Cosmologistas têm usado esse valor em seus modelos pelos últimos 25 anos. 

Mas essa versão da energia escura é meramente a mais simples. “Com o DESI agora alcançamos uma precisão que nos permite ir além desse modelo simples”, disse Palanque-Delabrouille, “para ver se a densidade da energia escura é constante ao longo do tempo, ou se tem algumas flutuações e evolução com o tempo.” 

O que é o projeto Desi?

O projeto DESI, 14 anos em construção, foi projetado para testar a constância da energia escura medindo o quão rápido o universo estava se expandindo em vários momentos no passado.

Para fazer isso, os cientistas equiparam um telescópio no Observatório Nacional de Kitt Peak com 5.000 detectores de fibra óptica que poderiam realizar a espectroscopia naquele número de galáxias simultaneamente e descobrir o quão rápido elas estavam se afastando da Terra.

Como medida de distância, os pesquisadores usaram saliências na distribuição cósmica de galáxias, conhecidas como oscilações acústicas bariônicas. 

Essas saliências foram impressas no cosmos por ondas sonoras no plasma quente que enchia o universo quando ele tinha apenas 380.000 anos de idade. Naquela época, as saliências tinham meio milhão de anos-luz de diâmetro. Agora, 13,5 bilhões de anos depois, o universo se expandiu mil vezes, e as saliências — que agora têm 500 milhões de anos-luz de diâmetro — servem como práticas réguas cósmicas. 

Como é feita a análise?

Os cientistas do DESI dividiram os últimos 11 bilhões de anos de história cósmica em sete intervalos de tempo. (O universo tem 13,8 bilhões de anos.) Para cada um, eles mediram o tamanho dessas saliências e quão rápido as galáxias nelas estavam se afastando de nós e umas das outras. 

Quando os pesquisadores juntaram tudo descobriram que a suposição usual — uma energia escura constante — não funcionava para descrever a expansão do universo. Galáxias nas três eras mais recentes pareciam mais próximas do que deveriam estar, sugerindo que a energia escura poderia estar evoluindo com o tempo. 

“E nós vemos, de fato, uma dica de que as propriedades da energia escura não corresponderiam a uma constante cosmológica simples” mas em vez disso podem “ter algumas desvios”, disse Palanque-Delabrouille. “E esta é a primeira vez que temos isso.” Mas, ela enfatizou novamente, “Eu não chamaria isso de evidência ainda. É muito, muito fraco.” 

O tempo e mais dados dirão o destino da energia escura, e do modelo de universo testado e comprovado pelos cosmologistas. 

“O LCDM está sendo testado ao extremo por testes de precisão vindo de todas as direções”, disse Turner. “E está indo bem. Mas, quando tudo é considerado, está começando a parecer que algo não está certo ou algo está faltando. As coisas não se encaixam perfeitamente. E o DESI é a indicação mais recente.” 

Riess da Johns Hopkins, que teve uma visão antecipada dos resultados do DESI, observou que a “dica”, se validada, poderia retirar o tapete de outras medidas cosmológicas, como a idade ou tamanho do universo. “Este resultado é muito interessante e devemos levá-lo a sério”, escreveu ele em seu e-mail. “Caso contrário, por que mais faríamos esses experimentos?” /Este artigo foi publicado originalmente no The New York Times.

Fonte: MSN.COM