Crescem dúvidas sobre aceleração da expansão do Universo

Redação do Site Inovação Tecnológica 

O Universo parece estar se expandindo, mas os indícios de que essa expansão esteja se acelerando estão sendo postos em dúvida.[Imagem: JHUAPL/SwRI]

Expansão acelerada

Cinco anos atrás, o Prêmio Nobel de Física foi concedido a três astrônomos pela descoberta, no final dos anos 1990, de que o Universo está se expandindo a um ritmo que se acelera com o tempo.

Suas conclusões foram baseadas na análise das supernovas Tipo Ia - explosões termonucleares espetaculares que marcam a morte de algumas estrelas - captadas pelo telescópio espacial Hubble e por telescópios terrestres.

Isto levou à aceitação generalizada da ideia de que o Universo é dominado por uma substância misteriosa que, por ser desconhecida e não ter sido ainda detectada, recebeu o nome de "energia escura" - a energia escura é o "algo" que estaria acelerando a expansão do Universo.

Não tão rápido

Agora, uma equipe liderada pelo professor Subir Sarkar, da Universidade de Oxford, lançou dúvidas sobre este conceito cosmológico padrão.

Fazendo uso de um conjunto de dados muito maior - um catálogo de 740 supernovas Tipo Ia, mais de 10 vezes o tamanho da amostra usada pelos ganhadores do Nobel - os pesquisadores concluíram que a evidência para a aceleração da expansão do Universo é muito mais frágil do que se pensava, com os dados na verdade sendo consistentes com uma taxa de expansão constante.

Quem explica as conclusões é o próprio professor Sarkar, em uma nota publicada pela Universidade de Oxford.

"A descoberta da aceleração da expansão do Universo ganhou o Prêmio Nobel, o Prêmio Gruber de Cosmologia e o Prêmio Descoberta em Física Fundamental. Isso levou à aceitação generalizada da ideia de que o Universo é dominado por uma 'energia escura' que se comporta como uma constante cosmológica - este é atualmente o 'modelo padrão' da Cosmologia.

"No entanto, existe agora um banco de dados de supernovas muito maior sobre o qual [podemos] realizar análises estatísticas rigorosas e detalhadas. Nós analisamos o mais recente catálogo de 740 supernovas Tipo Ia - mais de 10 vezes maior do que as amostras originais em que a alegação da descoberta foi baseada - e descobrimos que a evidência para a expansão acelerada é, no máximo, o que os físicos chamam de '3 sigmas'. Isto é muito aquém do padrão '5 sigmas' necessário para reivindicar uma descoberta de importância fundamental.

"Um exemplo análogo, neste contexto, seria a recente sugestão para uma nova partícula com massa de 750 GeV baseada em dados do LHC. Ela inicialmente tinha uma significância elevada - 3,9 e 3,4 sigmas em dezembro do ano passado - e estimulou mais de 500 trabalhos teóricos. No entanto, foi anunciado em agosto que novos dados mostram que a significação caiu para menos de 1 sigma. Foi apenas uma flutuação estatística, e não existe essa partícula," explicou Sarkar.

Teoria desenvolvida por físicos brasileiros prevê que a energia do vácuo quântico pode ser "acordada" por uma estrela de nêutrons. [Imagem: NASA/CXC/CfA/P. Slane et al.]

Procura-se novo modelo cosmológico

Embora outros trabalhos já tenham levantado dúvidas sobre a significância das supernovas do Tipo 1A para a expansão da aceleração do Universo, há outros dados disponíveis que parecem apoiar a ideia, como informações sobre a radiação cósmica de fundo, o chamado "brilho do Big Bang", e medições do movimento de galáxias (veja citação bibliográfica abaixo, do artigo da professora Tamara Davis, da Universidade de Queensland, que analisa todos esses indícios).

No entanto, o professor Sarkar afirma que eles também não são conclusivos.

"Todos esses testes são indiretos, realizados no âmbito de um modelo presumido, e a radiação cósmica de fundo não é diretamente afetada pela energia escura. Na verdade, há de fato um efeito sutil, o efeito final integrado Sachs-Wolfe, mas ele não foi convincentemente detectado.

"Por isso, é bem possível que nós estejamos sendo enganados e que a aparente manifestação da energia escura seja uma consequência da análise dos dados em um modelo teórico simplista - que foi de fato construído na década de 1930, muito antes de existirem quaisquer dados reais. Uma estrutura teórica mais sofisticada, levando em conta a observação de que o Universo não é exatamente homogêneo e que o seu componente de matéria pode não se comportar como um gás ideal - dois pressupostos fundamentais da cosmologia padrão - pode muito bem ser capaz de levar em conta todas as observações sem a necessidade da energia escura. Na verdade, a energia do vácuo é algo sobre qual não temos absolutamente nenhum entendimento em teoria fundamental.

"Naturalmente, muito trabalho terá que ser feito para convencer a comunidade de física de tudo isto, mas o nosso trabalho serve para demonstrar que um dos principais pilares do modelo cosmológico padrão é bastante instável. Esperamos que isto motive melhores análises dos dados cosmológicos, bem como sirva como inspiração para os teóricos investigarem modelos cosmológicos mais matizados. Progressos significativos serão feitos quando o telescópio E-ELT fizer observações com um 'pente laser' ultrassensível para medir diretamente, durante um período de 10 a 15 anos, se a taxa de expansão está de fato se acelerando," concluiu o professor Sarkar.

Os esforços para detecção direta da Energia Escura até agora foram em vão. [Imagem: Reidar Hahn/DES]

Dúvidas sobre aceleração do Universo

Apesar de ser a teoria mais aceita, a aceleração da expansão do Universo não é unânime entre os físicos e astrônomos.

Em 2011, um estudo de astrônomos brasileiros questionou a aceleração da expansão do Universo, sobretudo porque não há uma comprovação direta da teoria. Em 2013, um cosmologista alemão foi ainda mais longe, defendendo que o Universo não está nem mesmo se expandindo, menos ainda se acelerando.

Em 2014, pesquisadores chineses elaboraram uma nova técnica que eles acreditam poder ser usada para avaliar de uma vez por todas se o Universo está mesmo acelerando ou não, uma técnica que não depende das supernovas Ia. Em 2015, outro trabalho lançando dúvidas sobre o papel das supernovas Tipo 1A propôs que a aceleração do Universo não é constante.

Bibliografia:

Marginal evidence for cosmic acceleration from Type Ia supernovae
J. T. Nielsen, A. Guffanti, S. Sarkar
Nature Scientific Reports
Vol.: 6, Article number: 35596
DOI: 10.1038/srep35596

Cosmological constraints on dark energy
Tamara M. Davis
arXiv
Vol.: 10.1007/s10714-014-1731-1
https://arxiv.org/abs/1404.7266