A Energia Escura Pode Não Existir, Afirma Novo Estudo Sobre Supernovas

Ilustração de uma estrela massiva explodindo

Ao observar a luz de estrelas distantes explodindo, chamadas supernovas, em 1998 os astrônomos descobriram que o universo não está apenas se expandindo — sua expansão está acelerando . Mas o que está por trás dessa aceleração?

Entra em cena a energia escura. É uma das peças perdidas mais debatidas e intrigantes do quebra-cabeça da física moderna — uma forma misteriosa de energia que se acredita permear uniformemente todo o espaço. No modelo mais aceito atualmente da cosmologia moderna, a energia escura é o que impulsiona a expansão acelerada do universo.

Mas e se houver outra explicação que não envolva energia escura? Um estudo recente usando dados de supernovas sugere que pode realmente haver uma, e é chamado de modelo Timescape.

Essa descoberta pode desafiar profundamente nossa compreensão do cosmos, então vamos nos aprofundar.

O que é energia escura?

A espinha dorsal da cosmologia moderna é o modelo Lambda-Cold Dark Matter (Lambda-CDM). Ele descreve um universo onde uma energia escura — denotada com Λ, a letra grega Lambda — é o mecanismo propulsor por trás da expansão acelerada do universo.

Sob esse modelo, as galáxias estão dançando juntas sob o efeito de uma teia invisível de matéria escura feita de partículas pesadas que não interagem com nada. Os efeitos dessa matéria escura fria só podem ser observados através da gravidade.

Uma linha do tempo do universo, de acordo com o modelo Lambda-CDM.

A energia escura é responsável por quase 70% da energia total do universo, mas sua natureza exata continua sendo um dos maiores mistérios da física.

Algumas interpretações sugerem que a energia escura pode estar ligada à energia do vácuo , enquanto outros estudos tentaram descrevê-la como um novo campo de energia em evolução espalhado pelo espaço.

Também é possível que nossa teoria atual da gravidade (teoria da relatividade geral de Einstein) esteja incompleta. Talvez ela exija uma extensão para descrever a interação gravitacional em escalas cosmológicas — distâncias da ordem de milhões a bilhões de anos-luz.

O que é o modelo Timescape?

A matéria — matéria escura , gás, galáxias, aglomerados estelares e superaglomerados — não está uniformemente distribuída pelo cosmos.

Mas para o modelo Lambda-CDM, assumimos que o universo é homogêneo e isotrópico. Isso significa que, em escalas cósmicas, a distribuição da matéria parece suave e uniforme. Quaisquer aglomerados e lacunas que possamos encontrar podem ser considerados insignificantes devido à grande escala da coisa toda.

Em contraste, o modelo Timescape leva em conta a distribuição desigual da matéria. Ele sugere que nossa intrincada teia cósmica — composta de galáxias, aglomerados, filamentos e vastos vazios cósmicos — afeta diretamente como interpretamos a expansão do universo.

Isso significaria que o universo não está se estendendo uniformemente.

De acordo com o modelo Timescape, a taxa de expansão do universo varia entre diferentes regiões, dependendo de quão densas elas são.

O parâmetro-chave no modelo Timescape é a "fração de vazios": ela quantifica a proporção de espaço ocupado por vazios em expansão.

A gravidade determina que os vazios se expandam mais rápido do que regiões mais densas — eles têm menos matéria para segurá-los, permitindo que o espaço se estenda mais livremente. Isso cria um efeito médio que pode imitar a expansão acelerada atribuída à energia escura em Lambda-CDM.

Em suma, o modelo Timescape sugere que pode apenas parecer para nós que a expansão do universo está acelerando. A velocidade de expansão depende de onde você está no universo.

O que o estudo descobriu?

Os autores do novo estudo analisaram uma das maiores coleções de supernovas do Tipo Ia, chamada de conjunto de dados Pantheon+. Essas supernovas são um padrão confiável usado para testar modelos cosmológicos.

A equipe comparou os dois modelos principais: o Lambda-CDM padrão (nossa receita "baunilha" do universo) e o modelo Timescape.

Ao olhar para supernovas brilhantes próximas, o modelo Timescape explicou as coisas melhor do que nosso modelo padrão . Isso foi apenas estatístico, com a análise estatística mostrando uma preferência para o modelo Timescape "muito forte".

Mesmo quando examinaram supernovas mais distantes, onde as coisas deveriam estar mais uniformemente distribuídas, o Timescape ainda se manteve um pouco melhor do que o modelo usual.

A lição? O modelo Timescape, que foca em como "aglomerados e lacunas" cósmicos mudam a maneira como vemos o universo crescendo, pode ser melhor em capturar a verdadeira natureza da expansão do nosso universo. Isso seria especialmente verdade para o universo próximo — temos muitos vazios e filamentos perto de nós, o que afetaria como vemos a expansão.

Conclusão

Apesar de existirem algumas lacunas importantes no modelo Timescape que precisam ser incorporados, ele oferece uma alternativa intrigante ao Lambda-CDM. O ponto principal é que a aceleração do nosso universo é uma ilusão devido à distribuição desigual da matéria com grandes vazios cósmicos se expandindo mais rápido do que regiões mais densas.

Se confirmado, isso representaria uma mudança revolucionária de paradigma na cosmologia.

Fonte: PHYS.ORG