Energia escura ‘não existe’, então não pode estar afastando o Universo ‘irregular’

Um dos maiores mistérios da ciência — a energia escura — na verdade não existe, de acordo com pesquisadores que buscam resolver o enigma de como o Universo está se expandindo.

Por Sociedade Astronômica Real com informações de Science Daily.

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 uma 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 das curvas de luz das supernovas para mostrar que o Universo está se expandindo de uma forma mais variada e “desorganizada”.

As novas evidências apoiam o modelo de “paisagem temporal” da expansão cósmica, que não precisa de energia escura porque as diferenças no alongamento da luz não são 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 desacelera o tempo, então um relógio ideal no espaço vazio anda mais rápido do que dentro de uma galáxia.

O modelo sugere que um relógio na Via Láctea seria cerca de 35 por cento 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 tais vastos 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 em um ritmo acelerado.

“A energia escura é uma identificação errônea de variações na energia cinética de expansão, que não é uniforme em um Universo tão irregular como aquele em que realmente vivemos.”

Ele acrescentou: “A pesquisa fornece evidências convincentes que podem resolver algumas das principais questões em torno das peculiaridades do nosso cosmos em expansão.

“Com novos dados, o maior mistério do Universo poderá ser resolvido até o final da década.”

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

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

O modelo padrão Lambda da Matéria Escura Fria (ΛCDM) do Universo requer energia escura para explicar a aceleração observada na taxa de expansão do cosmos.

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 acelerando.

Entretanto, a atual taxa de expansão do Universo está sendo cada vez mais desafiada por novas observações.

Em primeiro lugar, evidências do brilho residual do Big Bang — conhecido como radiação cósmica de fundo (CMB) — mostram que a expansão do Universo primitivo está em desacordo com a expansão atual, uma anomalia conhecida como “tensão de Hubble“.

Além disso, análises recentes de novos dados de alta precisão pelo Instrumento Espectral de Energia Escura (DESI) descobriram que o modelo ΛCDM 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 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 nenhuma 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.

O professor Wiltshire acrescentou: “Agora temos tantos dados que, no século XXI, finalmente podemos 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.”

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

Quando o modelo de paisagem temporal proposto foi testado pela última vez em 2017, a análise sugeriu que ele era apenas um pouco mais adequado do que o ΛCDM como explicação para a expansão cósmica, então a equipe de Christchurch trabalhou em estreita colaboração com a equipe de colaboração 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. Eles também podem apontar para uma resolução convincente da tensão de Hubble e outras anomalias relacionadas à expansão do Universo.

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

Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Royal Astronomical Society . Nota: O conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.

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Referência do periódico :
Zachary G Lane, Antonia Seifert, Ryan Ridden-Harper, David L Wiltshire. Cosmological foundations revisited with Pantheon+. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024; DOI: 10.1093/mnras/stae2437