Trocar Big Bang por múltiplas singularidades elimina matéria e energia escuras

 Múltiplas singularidades 

O professor Richard Lieu, da Universidade do Alabama de Huntsville, nos EUA, já inscreveu definitivamente seu nome nos anais da física ao propor, no ano passado, a primeira teoria na qual a força da gravidade pode existir sem massa.

Estamos vivendo uma crise da cosmologia, com sucessivos questionamentos sobre as teorias atuais. [Imagem: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Horálek]

É um afastamento radical de toda a teoria da relatividade de Albert Einstein, mas Lieu quer mais: Agora ele está propondo eliminar o Big Bang da descrição fundamental do nascimento do Universo, substituindo-o por uma sequência de "pequenas" explosões em sequência, ou "mini bangs".

E uma sequência de explosões tem efeitos dramáticos sobre o modelo padrão da cosmologia, por exemplo eliminando a necessidade tanto da matéria escura quanto da energia escura como explicações para a estruturação das galáxias e a aceleração do Universo, respectivamente.

É bom lembrar que tanto a matéria escura quanto a energia escura estão sendo constantemente questionadas pelas observações: Todos os experimentos para procurar pela matéria escura falharam, e, há poucas semanas, o maior rastreio já feito mostrou que, no mínimo, a energia escura não é o que os cientistas pensavam.

O ponto de partida é o modelo da gravidade sem massa, apresentado no ano passado.

"Este novo artigo propõe uma versão aprimorada do modelo anterior, que também é radicalmente diferente," explicou Lieu. "O novo modelo pode explicar tanto a formação e a estabilidade da estrutura quanto as principais propriedades observacionais da expansão do Universo em geral, ao incorporar singularidades de densidade no tempo que afetam uniformemente todo o espaço, para substituir a matéria escura e a energia escura convencionais."

O telescópio Webb lançou muitas dúvidas sobre modelo cosmológico aceito atualmente. [Imagem: Mike Boylan-Kolchin/University of Texas at Austin]

Singularidades temporais transitórias

Ao contrário de algumas hipóteses especulativas, o novo modelo não depende de fenômenos exóticos, como massa negativa ou densidade negativa.

Em vez disso, a teoria se baseia na noção de que o Universo está se expandindo devido a uma série de explosões em etapas, chamadas "singularidades temporais transitórias", que teriam inundado todo o cosmos com matéria e energia. Infelizmente, essas singularidades ocorrem tão rapidamente que não podem ser observadas, já que essas singularidades em sequência aparecem e desaparecem.

"[O astrônomo britânico] Fred Hoyle [1915-2001] se opôs à cosmologia do Big Bang e postulou um modelo de 'estado estacionário' do Universo, no qual matéria e energia eram constantemente criadas à medida que o Universo se expandia," contextualizou Lieu. "Mas essa hipótese viola a lei da conservação de massa-energia.

"Nesta nova teoria, a conjectura é que matéria e energia aparecem e desaparecem em explosões repentinas e, curiosamente, não há violação das leis de conservação. Essas singularidades são inobserváveis porque ocorrem raramente no tempo e são indeterminadamente rápidas, e essa pode ser a razão pela qual a matéria escura e a energia escura não foram encontradas. A origem dessas singularidades temporais é desconhecida - pode-se dizer com segurança que o mesmo se aplica ao momento do próprio Big Bang," propõe o pesquisador.

Essas singularidades no espaço - em vez da matéria escura - também geram algo chamado "pressão negativa", um tipo de densidade de energia que equivale a uma antigravidade - assim como a energia escura, que tem um efeito gravitacional repulsivo - fazendo com que o Universo se expanda a uma taxa acelerada.

"Um exemplo é a pressão negativa exercida por um campo magnético ao longo de uma linha de campo," detalhou Lieu. "Einstein também postulou pressão negativa em seu artigo de 1917 sobre a constante cosmológica. Quando a densidade de massa-energia positiva é combinada com pressão negativa, existem algumas restrições que garantem que a densidade de massa-energia permaneça positiva em relação a qualquer observador em movimento uniforme, de modo que a suposição de densidade negativa é evitada no novo modelo."

 A teoria da luz cansada também descarta o Big Bang. [Imagem: Gerado por IA]

Como testar a nova teoria

O título do novo artigo de Lieu - "A matéria escura e a energia escura são onipresentes?" - toca diretamente nas conclusões finais do pesquisador.

"Elas não são onipresentes, ou seja, não estão presentes o tempo todo," explicou ele. "Elas só aparecem em breves momentos, durante os quais a matéria e a energia preenchem todo o Universo uniformemente, com exceção de variações aleatórias de densidade espacial que crescem para formar estruturas interligadas, como as galáxias. Nos intervalos, elas não são encontradas em lugar nenhum. A única diferença entre este trabalho e o modelo padrão é que a singularidade temporal ocorreu apenas uma vez neste último, mas mais de uma vez no primeiro."

Embora as singularidades transitórias não possam ser observadas, Lieu afirma que é possível validar seu modelo do cosmos por meio de observações usando instrumentos terrestres, em vez de algo como o telescópio espacial James Webb.

"A melhor maneira de procurar o efeito proposto é, na verdade, usar um grande telescópio terrestre - como o Observatório Keck [Waimea, Havaí], ou o Grupo de Telescópios Isaac Newton em La Palma, Espanha - para realizar observações de campo profundo, cujos dados seriam 'fatiados' de acordo com o desvio para o vermelho," sugere Lieu. "Dada a resolução suficiente do desvio para o vermelho (ou, equivalentemente, do tempo) gerada pelo fatiamento do desvio para o vermelho, pode-se descobrir que o diagrama de Hubble apresenta saltos na relação da distância do desvio para o vermelho, o que seria muito revelador."

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