História do Universo

  

Este gráfico oferece um vislumbre da história do universo, como o entendemos atualmente. O cosmos começou a se expandir com o Big Bang, mas cerca de 10 bilhões de anos depois, estranhamente começou a acelerar graças a um fenômeno teórico denominado energia escura. Crédito: NASA, Atribuição do tipo de licença(CC BY 4.0)

 Um dos maiores mistérios da ciência - a energia escura - não existe de fato, de acordo com pesquisadores que procuram resolver o enigma de como o universo está se expandindo.

Sua análise foi publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Nos últimos 100 anos, os físicos geralmente assumiram que o cosmos está crescendo igualmente em todas as direções. Eles empregaram o conceito de energia escura como um espaço reservado para explicar a física desconhecida que eles não conseguiam entender, mas a teoria controversa sempre teve seus problemas.

Agora, uma equipe de físicos e astrônomos da Universidade de Canterbury em Christchurch, Nova Zelândia, está desafiando o status quo, usando análises aprimoradas de curvas de luz de supernovas para mostrar que o universo está se expandindo de uma maneira mais variada e "mais lúlume".

A nova evidência apóia o modelo de expansão cósmica de "paisagem temporal", que não precisa de energia escura porque as diferenças no alongamento da luz não são o resultado de um universo em aceleração, mas sim uma consequência de como calibramos o tempo e a distância.

Ele leva em consideração 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 em uma posição média em grandes vazios cósmicos, o que significa que bilhões de anos a mais teriam se passado em vazios. Isso, por sua vez, permitiria mais expansão do espaço, fazendo parecer que a expansão está ficando mais rápida quando esses vastos vazios vazios crescem para dominar o universo.

O professor David Wiltshire, que liderou o estudo, disse: "Nossas descobertas mostram que não precisamos de energia escura para explicar por que o universo parece se expandir a uma taxa acelerada.

"A energia escura é uma identificação errônea de variações na energia cinética de expansão, que não é uniforme em um universo tão irregular quanto aquele em que realmente vivemos."

Ele acrescentou: "A pesquisa fornece evidências convincentes que podem resolver algumas das questões-chave em torno das peculiaridades de nosso cosmos em expansão.

"Com novos dados, o maior mistério do universo pode ser resolvido até o final da década."

A energia escura é comumente considerada uma força antigravitacional fraca que age independentemente da matéria e compõe cerca de dois terços da densidade massa-energia do universo.

O modelo padrão Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM) do universo requer energia escura para explicar a aceleração observada na taxa na qual o cosmos está se expandindo.

Os cientistas baseiam essa conclusão em medições das distâncias até 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 atual taxa de expansão do universo está sendo cada vez mais desafiada por novas observações.

Em primeiro lugar, as evidências do brilho residual do Big Bang - conhecido como Fundo Cósmico de Microondas (CMB) - mostram que a expansão do universo primitivo está em desacordo com a expansão atual, uma anomalia conhecida como "tensão de Hubble".

Além disso, uma análise recente de novos dados de alta precisão pelo Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) descobriu que o modelo ΛCDM não se encaixa tão bem quanto os modelos nos quais a energia escura está "evoluindo" ao longo do tempo, em vez de permanecer constante.

Tanto a tensão de Hubble quanto as surpresas reveladas pelo DESI são difíceis de resolver em modelos que usam uma lei de expansão cósmica simplificada de 100 anos - a equação de Friedmann.

Isso 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 sem características, sem estrutura complicada. No entanto, o universo atual na verdade contém uma complexa teia cósmica de aglomerados de galáxias em folhas e filamentos que cercam e enfiam vastos vazios vazios.

O professor Wiltshire acrescentou: "Agora temos tantos dados que no século 21 podemos finalmente responder à pergunta - como e por que uma simples lei de expansão média emerge da complexidade?

"Uma simples lei de expansão consistente com a relatividade geral de Einstein não precisa obedecer à equação de Friedmann."

Os pesquisadores dizem que o satélite Euclid da Agência Espacial Europeia, lançado em julho de 2023, tem o poder de testar e distinguir a equação de Friedmann da alternativa de tempo. No entanto, isso exigirá pelo menos 1.000 observações independentes de supernovas de alta qualidade.

Quando o modelo de tempo proposto foi testado pela última vez em 2017, a análise sugeriu que era apenas um ajuste ligeiramente melhor do que o ΛCDM como uma explicação para a expansão cósmica, então a equipe de Christchurch trabalhou em estreita colaboração com a equipe de colaboração do Pantheon +, que produziu meticulosamente um catálogo de 1.535 supernovas distintas.

Eles dizem que os novos dados agora fornecem "evidências muito fortes" para o timescape. Também pode apontar para uma resolução convincente da tensão de Hubble e outras anomalias relacionadas à expansão do universo.

Mais observações de Euclides e do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman são necessárias para reforçar o apoio ao modelo de tempo, dizem os pesquisadores, com a corrida agora para usar essa riqueza de novos dados para revelar a verdadeira natureza da expansão cósmica e da energia escura.