Investigadores que procuram resolver o enigma da expansão do Universo sugerem que um dos maiores mistérios da ciência - a energia escura - na realidade não existe.

Nos últimos 100 anos, os físicos têm assumido que o cosmos está a crescer igualmente em todas as direções. Utilizaram o conceito de energia escura para explicar a física desconhecida que não conseguiam compreender, mas esta teoria controversa sempre teve os seus problemas.

Agora, uma equipa de físicos e astrónomos da Universidade de Canterbury, em Christchurch, na Nova Zelândia, desafia o status quo, utilizando uma análise melhorada das curvas de luz de supernovas para mostrar que o Universo está a expandir-se de uma forma mais variada e mais irregular.

As novas evidências apoiam o modelo da "paisagem temporal" da expansão cósmica, que não necessita de energia escura porque as diferenças no alongamento da luz não são o resultado de um Universo em aceleração, mas sim uma consequência da forma como calibramos o tempo e a distância. Tem em conta que a gravidade abranda o tempo, pelo que um relógio no espaço vazio funciona mais depressa do que no interior de uma galáxia.

O modelo sugere que um relógio na Via Láctea seria cerca de 35 por cento mais lento do que o mesmo relógio numa posição média em grandes vazios cósmicos, o que significa que nestes vazios teriam passado mais milhares de milhões de anos. Isto, por sua vez, permitiria uma maior expansão do espaço, dando a impressão de que a expansão está a tornar-se mais rápida quando esses vastos vazios passam a dominar o Universo.

O professor David Wiltshire, que liderou o estudo, afirmou: "Os nossos resultados mostram que não precisamos da energia escura para explicar porque é que o Universo parece expandir-se a um ritmo acelerado. A energia escura é uma identificação errada das variações na energia cinética da expansão, que não é uniforme num Universo tão irregular como aquele em que vivemos".

O investigador acrescentou: "A investigação fornece evidências convincentes que podem resolver algumas das principais questões relacionadas com as peculiaridades do nosso cosmos em expansão. Com novos dados, o maior mistério do Universo poderá ser resolvido até ao final da década".

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

É comumente aceite que a energia escura é uma força antigravitacional fraca que atua independentemente da matéria e que constitui cerca de dois terços da densidade massa-energia do Universo.

O modelo padrão ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) do Universo requer energia escura para explicar a aceleração observada no ritmo a que o cosmos se está a expandir. Os cientistas baseiam esta conclusão em medições das distâncias às explosões de supernova em galáxias distantes, que parecem estar mais longe do que deveriam estar se a expansão do Universo não estivesse a acelerar.

No entanto, o atual ritmo de expansão do Universo está a ser cada vez mais posto em causa por novas observações. Em primeiro lugar, os dados do remanescente do Big Bang - conhecido por radiação cósmica de fundo em micro-ondas - mostram que a expansão do Universo primitivo está em discordância com a expansão atual, uma anomalia conhecida por "tensão de Hubble".

Além disso, uma análise recente de novos dados de alta precisão efetuada pelo DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) revelou que o modelo ΛCDM não se ajusta tão bem como os modelos em que a energia escura está a "evoluir" 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 de expansão cósmica simplificada com 100 anos - a equação de Friedmann. Esta assume que, em média, o Universo se expande uniformemente - como se todas as estruturas cósmicas pudessem ser passadas num misturador para fazer uma sopa sem características, sem qualquer estrutura a "complicar". No entanto, o Universo atual contém, na verdade, uma complexa teia cósmica de enxames de galáxias em "lençóis" e filamentos que rodeiam e entrelaçam vastos vazios.

O professor Wiltshire acrescentou: "Dispomos agora de tantos dados que, no século XXI, podemos finalmente responder à pergunta - como e porque é que uma lei de expansão média simples emerge da complexidade? Uma lei de expansão simples, consistente com a relatividade geral de Einstein, não tem de obedecer à equação de Friedmann".

Os investigadores afirmam que o satélite Euclid da ESA, que foi lançado em julho de 2023, tem o poder de testar e de distinguir a equação de Friedmann da alternativa da paisagem temporal. No entanto, para tal serão necessárias pelo menos 1000 observações independentes e de alta qualidade de supernovas.

Quando o modelo de paisagem temporal proposto foi testado pela última vez em 2017, a análise sugeriu que era apenas um ajuste ligeiramente melhor do que o modelo ΛCDM como explicação para a expansão cósmica, de modo que a equipa de Christchurch trabalhou em estreita colaboração com a equipa de colaboração Pantheon+ que produziu meticulosamente um catálogo de 1535 supernovas distintas.

Segundo eles, os novos dados fornecem agora "evidências muito fortes" da existência de uma paisagem temporal. Podem também apontar para uma resolução convincente da tensão de Hubble e outras anomalias relacionadas com a expansão do Universo.

Os investigadores afirmam que são necessárias mais observações do Euclid e do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman para reforçar o apoio ao modelo da paisagem temporal, estando agora a decorrer a corrida para usar este tesouro de novos dados e assim revelar a verdadeira natureza da expansão cósmica e da energia escura.

// Real Sociedade Astronómica (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

Universo:
A expansão acelerada do Universo (Wikipedia)
Universo (Wikipedia)
Lei de Hubble (Wikipedia)
Determinando a constante de Hubble (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)
Indicadores de distâncias cósmicas (Wikipedia)
"Escada" de distâncias cósmicas (Wikipedia)

Cosmologia inomogénea:
Wikipedia

Energia escura:
Wikipedia

Supernovas:
Wikipedia 

Teoria da Relatividade Geral:
Wikipedia
Introdução à Relatividade Geral (Wikipedia)

Equações de Friedmann:
Wikipedia

DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument):
Página oficial
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Euclid:
ESA
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RST ([Nancy Grace] Roman Space Telescope, anteriormente WFIRST):
NASA
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