E se a energia escura não existe? Investigadores argumentam modelo que exclui a energia escura

    Astrofísicos da Nova Zelândia publicaram um modelo do Universo que não necessita da energia escura para explicar a sua expansão.

    Novo modelo argumenta que a expansão acelerada do Universo não é causada pela energia escura. Crédito: NASA
    Novo modelo argumenta que a expansão acelerada do Universo não é causada pela energia escura. Crédito: NASA

    As evidências de que o Universo se estaria a expandir foram encontradas pela primeira vez em 1929 pelo astrónomo Edwin Hubble. Já na década de 1990, dados do telescópio Hubble, homenagem ao astrónomo, mostraram que o Universo se expandia de forma acelerada. Com essa nova descoberta, físicos e astrónomos introduziram o conceito de energia escura que seria a responsável por esta expansão acelerada.

    Uma forma de estudar e medir a taxa de expansão do Universo é através de supernovas do tipo Ia e da radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Com essas observações, a energia escura ganhou ainda mais força, pois conseguia explicar observações que outros modelos não explicavam. Precisamente por isto, a energia escura é associada com a constante cosmológica e é amplamente aceite na Cosmologia.

    No entanto, os físicos e os astrónomos continuam a propor modelos alternativos para explicar a expansão do Universo de forma a que não inclua a energia escura. Investigadores da Nova Zelândia argumentam ter encontrado evidências de que a aceleração observada poderia ser explicada sem a necessidade de energia escura. Esta seria causada por efeitos dinâmicos associados à geometria do Universo em escalas muito grandes.

    Por quê a energia escura?

    Quando o telescópio Hubble encontrou evidências de que o Universo se estava a expandir aceleradamente na década de 1990, os astrónomos e físicos viram a necessidade de introduzir o conceito de energia escura. Esta teria um efeito oposto da gravidade e atuaria acelerando a expansão do Universo. Desde então, diversas observações e projetos visam calcular a taxa de expansão para comparar com modelos da energia escura.

    Os modelos que incluem a energia escura ajudam a compreender a origem e a evolução do Universo apesar da natureza da energia escura ainda ser desconhecida.

    As observações da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, a distribuição de galáxias e a estrutura em larga escala do Universo argumentam a favor do modelo da energia escura. Além disso, essas observações também indicam que 68% do Universo é composto por energia escura. A sua natureza exata é desconhecida, mas os modelos teóricos associam frequentemente a energia escura à constante cosmológica de Einstein.

    Modelo Timescape

    Outros modelos, que não consideram a energia escura, também foram propostos para explicar a expansão acelerada do Universo. Um desses modelos é chamado de modelo Timescape que diz que a aceleração observada pode ser resultado de variações na geometria do Universo. Essas variações seriam causadas por diferenças na distribuição de matéria em escalas cosmológicas.

    As observações do Hubble na década de 1990 mostraram que o Universo se expandia de forma acelerada e a partir daí nasceu o conceito de energia escura. Crédito: NASA
    As observações do Hubble na década de 1990 mostraram que o Universo se expandia de forma acelerada e a partir daí nasceu o conceito de energia escura. Crédito: NASA

    A teoria diz que as nossas medidas podem mudar dependendo de como a matéria e a energia estão distribuídas no Universo. Galáxias em regiões com densidade alta experimentam o tempo de maneira diferente em relação a regiões menos densas. Isto explicaria a tensão de Hubble e o motivo da taxa de expansão do Universo ter valores diferentes dependendo da técnica.

    Observações

    Num novo artigo, investigadores da Universidade de Canterbury na Nova Zelândia argumentaram ter evidências a favor do modelo Timescape. Utilizaram dados da colaboração Pantheon+ onde conseguiram produzir um catálogo com 1535 observações de supernovas. Segundo eles, estas observações concordariam com o modelo Timescape e solucionavam a tensão de Hubble.

    Um dos grandes problemas em relação a este modelo é a falta de observações que argumentem a favor dele. Diferente do modelo ΛCDM que possui diferentes observações que concordam com as predições, como supernovas e a radiação cósmica de fundo. Com este novo trabalho, o modelo Timescape pode ganhar mais força na comunidade científica.

    Por quê supernovas?

    As supernovas, especialmente as do tipo Ia, são importantes quando se fala em observações e estudo da expansão do Universo. Isto porque elas são consideradas como faróis cósmicos já que a distância delas pode ser medida com precisão. As supernovas do tipo Ia têm uma luminosidade constante e bem estudada, então calcular a distância com base na luminosidade é confiável.

    Supernovas do tipo Ia são observadas noutras galáxias e ajudam a medir com precisão a distância das galáxias até nós. Crédito: NASA
    Supernovas do tipo Ia são observadas noutras galáxias e ajudam a medir com precisão a distância das galáxias até nós. Crédito: NASA

    As observações do telescópio Hubble na década de 1990 que levaram ao conceito de energia escura foram observações de supernovas distantes. Graças à comparação das distâncias foi possível concluir que a expansão é acelerada. Até hoje, esses objetos são observações importantes ao considerar um modelo que descreva a expansão do Universo.

    Energia escura ou não?

    No entanto, para o modelo Timescape ganhar força, novas observações serão necessárias para comparar com as previsões teóricas do modelo. Os investigadores do artigo afirmam que o satélite Euclid da Agência Espacial Europeia, conseguiria testar e distinguir o modelo atual do modelo Timescape. Para isso, serão necessárias cerca de 1000 observações de supernovas em alta qualidade.

    Referência da notícia

    Lane et al. 2024 Cosmological foundations revisited with Pantheon+ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society