Energia escura não existe, garantem cientistas

Com informações da RAS - 06/01/2025

Vislumbre da história do Universo, tal como o entendemos atualmente. O cosmos começou a expandir-se com o Big Bang, mas cerca de 10 bilhões de anos mais tarde começou a acelerar graças a um fenômeno teórico denominado energia escura.
[Imagem: NASA]

Fim da energia escura?

Um dos maiores mistérios da ciência, que responde pelo enigmático nome de energia escura, na verdade não existe, de acordo com cientistas que estão tentando resolver o enigma de como o Universo está se expandindo.

Nos últimos 100 anos, os astrofísicos e os astrônomos têm assumido que o cosmos está crescendo igualmente em todas as direções. O conceito de energia escura foi idealizado como um substituto para uma explicação física ainda desconhecida para isso, algo que não conseguimos entender. Mas, apesar de largamente disseminada e divulgada, inclusive junto ao público, é uma teoria controversa que sempre teve seus problemas.

Agora, uma equipe de físicos e astrônomos está contestando esse status quo, utilizando análises melhoradas das curvas de luz coletadas de supernovas, e essa análise mais detalhada mostra que a expansão do Universo, sempre anunciada como homogênea, é na verdade variada e irregular.

Modelo da Paisagem Temporal

As novas evidências dão suporte a um modelo de expansão cósmica conhecido como "paisagem temporal", ou "continuum espaço-temporal" (o termo em inglês é timescape), que não tem necessidade de energia escura porque as diferenças no alongamento da luz, o famoso "desvio para o vermelho", não são o resultado de um Universo em aceleração, mas sim uma consequência de como calibramos o tempo e a distância para estabelecer a estrutura temporal do Universo.

Esse modelo leva em conta que a gravidade retarda o tempo, então um relógio ideal no espaço vazio funciona mais rápido do que dentro de uma galáxia.

O modelo sugere que um relógio na Via Láctea seria cerca de 35% mais lento do que o mesmo relógio numa posição média em grandes vazios cósmicos, o que significa que bilhões de anos teriam passado a mais nesses vazios. Isto, por sua vez, permitiria uma maior expansão do espaço, fazendo parecer que a expansão está se tornando mais rápida à medida que esses vastos vazios crescem para dominar o Universo.

"Nossas descobertas mostram que não precisamos da energia escura para explicar porque é que o Universo parece se expandir em um ritmo acelerado. A energia escura é uma identificação errada de variações na energia cinética da expansão, que não é uniforme num Universo tão irregular como aquele no qual vivemos," disse o professor David Wiltshire, da Universidade de Canterbury, na Nova Zelândia.

Este gráfico mostra o surgimento de uma teia cósmica em uma simulação cosmológica usando a relatividade geral, de 300.000 anos após o Big Bang até um Universo semelhante ao nosso hoje. As regiões escuras estão vazias de matéria, onde um relógio ideal funcionaria mais rápido e permitiria mais tempo para a expansão do espaço. As regiões roxas mais claras são mais densas, então os relógios funcionariam mais devagar, o que significa que, no modelo cosmológico da paisagem temporal, a aceleração da expansão do Universo não é uniforme.
[Imagem: Macpherson et al. - 10.1103/PhysRevD.99.063522]

Energia escura e a aceleração da expansão do Universo

A energia escura é comumente considerada uma força antigravitacional fraca, que atuaria independentemente da matéria, mas representaria cerca de dois terços da densidade de massa-energia do Universo. O modelo padrão ensinado nos livros-texto de hoje, chamado Lambda-CDM (Λ-CDM), requer a energia escura para explicar a aceleração observada na taxa de expansão do cosmos.

Os cientistas baseiam esta conclusão em medições das distâncias até as explosões de supernovas em galáxias distantes, que parecem estar mais distantes do que deveriam estar se a expansão do Universo não estivesse se acelerando.

No entanto, a taxa atual de expansão do Universo vem sendo continuamente contestada pelas novas observações.

Em primeiro lugar, as evidências do brilho posterior do Big Bang - conhecido como Fundo Cósmico de Micro-ondas (CMB) - mostram que a expansão do Universo primordial está em desacordo com a expansão atual, uma anomalia conhecida como "tensão de Hubble". Além disso, a análise recente de novos dados de alta precisão coletados pelo Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI) descobriu que o modelo CDM não se ajusta tão bem aos modelos nos quais a energia escura está "evoluindo" ao longo do tempo, em vez de permanecer constante.

Tanto a tensão de Hubble como as surpresas reveladas pelo DESI são difíceis de resolver em modelos que utilizam uma lei simplificada da expansão cósmica com 100 anos de idade - a equação de Friedmann. Ela pressupõe que, em média, o Universo se expande uniformemente - como se todas as estruturas cósmicas pudessem ser colocadas em um liquidificador para fazer uma sopa perfeitamente homogênea, sem nenhuma partícula que se mantivesse inteira para complicar.

No entanto, o Universo atual contém, na verdade, uma complexa teia cósmica de aglomerados de galáxias em camadas e filamentos que circundam e entrelaçam vastos vazios. "Nós agora temos tantos dados que no século 21 poderemos finalmente responder à pergunta - como e por que uma lei de expansão média simples emerge da complexidade? Uma lei de expansão simples, consistente com a relatividade geral de Einstein, não precisa obedecer à equação de Friedmann," defende Wiltshire.

Nem o supermoderno telescópio Webb conseguiu resolver o enigma da expansão do Universo com base no modelo padrão aceito hoje pelos cientistas.
[Imagem: NASA/ESA/CSA/STScI/Adam G. Riess (JHU, STScI)]

Dados melhores

A equipe afirma que o observatório Euclides, da Agência Espacial Europeia, lançado em julho de 2023, tem o poder de testar e distinguir a equação de Friedmann da teoria alternativa da paisagem temporal. No entanto, isso exigirá pelo menos 1.000 observações independentes e de alta qualidade de supernovas, o que levará algum tempo.

Quando o modelo de paisagem temporal foi testado pela última vez, em 2017, a análise indicou que ele se ajustava apenas um pouco melhor do que o ΛCDM como explicação para a expansão cósmica, por isso a equipe foi buscar ajuda da colaboração Pantheon+, que produziu meticulosamente um catálogo de 1.535 supernovas.

Eles afirmam que esses novos dados agora fornecem "evidências muito fortes" do modelo paisagem temporal. E também podem apontar para uma resolução convincente da tensão de Hubble e outras anomalias relacionadas com a expansão do Universo.

Agora é esperar por mais observações do Euclides e do telescópio espacial Nancy Grace Roman, para reforçar o apoio ao modelo de paisagem temporal. A expectativa é que esta riqueza de novos dados revele a verdadeira natureza da expansão cósmica, eventualmente deixando o conceito de energia escura para a história da ciência.

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