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| 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.
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| 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
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