Sábado, Maio 18

Uma ‘pista’ tentadora de que os astrónomos compreenderam mal a energia escura

Na quinta-feira, astrônomos que conduzem o que descrevem como o maior e mais preciso estudo já realizado na história do universo anunciaram que podem ter descoberto um grande erro na sua compreensão da energia escura, a força misteriosa que está acelerando a expansão do universo. O cosmos.

A energia escura deveria ser uma força constante no universo, tanto hoje como ao longo da história cósmica. Mas novos dados sugerem que poderá ser mais mutável, fortalecendo-se ou enfraquecendo-se ao longo do tempo, revertendo-se ou mesmo desaparecendo.

“Como diria Biden, é um BFD”, disse Adam Riess, astrônomo da Universidade Johns Hopkins e do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial em Baltimore. Ele dividiu o Prêmio Nobel de Física de 2011 com outros dois astrônomos pela descoberta da energia escura, mas não esteve envolvido neste novo estudo. “Pode ser a primeira pista real que obtivemos sobre a natureza da energia escura em 25 anos”, disse ele.

Essa conclusão, se confirmada, poderá libertar os astrónomos (e o resto de nós) de uma previsão sombria e de longa data sobre o destino final do Universo. Se o trabalho da energia escura fosse constante ao longo do tempo, acabaria por afastar todas as estrelas e galáxias tão distantes que até os átomos se despedaçariam, despojando o universo de toda a vida, luz, energia e pensamento, e condenando-o à morte eterna. O caso do blas cósmico. Em vez disso, parece que a energia escura é capaz de mudar o rumo e guiar o cosmos em direção a um futuro mais rico.

As palavras-chave são “poderia” e “poderia”. A nova descoberta tem uma probabilidade em 400 de ser um acaso estatístico, um grau de incerteza denominado três sigma, que está bem abaixo do padrão-ouro para uma descoberta, denominado cinco sigma: uma probabilidade em 1,7 milhões. Na história da física, até mesmo os eventos cinco sigma evaporaram à medida que surgiram mais dados ou melhores interpretações dos dados.

Esta notícia aparece no primeiro relatório de progresso, publicado como uma série de artigos, por uma grande colaboração internacional chamada Dark Energy Spectroscopic Instrument, ou DESI. O grupo acaba de iniciar um esforço de cinco anos para criar um mapa tridimensional das posições e velocidades de 40 milhões de galáxias ao longo de 11 mil milhões de anos de tempo cósmico. O seu mapa inicial, baseado no primeiro ano de observações, inclui apenas seis milhões de galáxias. Ele os resultados foram publicados hoje em uma reunião da American Physical Society em Sacramento, Califórnia, e na conferência Rencontres de Moriond na Itália.

“Até agora estamos vendo uma concordância básica com o nosso melhor modelo do universo, mas também estamos vendo algumas diferenças potencialmente interessantes que podem indicar que a energia escura está evoluindo ao longo do tempo”, disse Michael Levi, diretor do DESI, em comunicado divulgado pela o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, que gerencia o projeto.

A equipe do DESI não esperava encontrar dinheiro tão cedo, disse Nathalie Palanque-Delabrouille, astrofísica do Laboratório Lawrence Berkeley e porta-voz do projeto, em entrevista. Os resultados do primeiro ano foram concebidos simplesmente para confirmar o que já era conhecido, disse ele: “Pensámos que iríamos basicamente validar o modelo padrão.”

Mas o desconhecido saltou sobre eles.

Quando os cientistas combinaram o seu mapa com outros dados cosmológicos, ficaram surpresos ao descobrir que não correspondia exatamente ao modelo padrão do universo, que de outra forma seria confiável, que assume que a energia escura é constante e imutável. Uma energia escura variável ajusta-se melhor aos pontos de dados.

“É certamente mais do que uma curiosidade”, disse Palanque-Delabrouille. “Eu chamaria isso de uma pista. Sim, ainda não há provas, mas é interessante.”

Mas os cosmólogos levam esta sugestão muito a sério.

Wendy Freedman, astrofísica da Universidade de Chicago que liderou esforços para medir a expansão do universo, elogiou o novo estudo como “dados excelentes”. Os resultados, disse ele, “abrem o potencial para uma nova janela para a compreensão da energia escura, o componente dominante do universo, que continua a ser o maior mistério da cosmologia. “Muito emocionante.”

Michael Turner, professor emérito da Universidade de Chicago que cunhou o termo “energia escura”, disse por e-mail: “Embora combinar conjuntos de dados seja complicado, e estes sejam os primeiros resultados do DESI, é possível evidência de que a “energia escura é “Não é constante. É a melhor notícia que ouvi desde que a aceleração cósmica foi firmemente estabelecida, há mais de 20 anos.”

A energia escura entrou na conversa em 1998, quando dois grupos concorrentes de astrónomos, incluindo o Dr. Riess, descobriram que a expansão do Universo estava a acelerar em vez de a abrandar, como a maioria dos astrónomos esperava. As observações iniciais pareciam sugerir que esta energia escura agia como um famoso factor de manipulação (denotado pela letra grega Lambda) que Einstein tinha inserido nas suas equações para explicar porque é que o Universo não entrou em colapso devido à sua própria gravidade. Mais tarde, ele chamou isso de seu pior erro.

Mas talvez ele tenha falado cedo demais. Tal como Einstein o formulou, Lambda era uma propriedade do próprio espaço: quanto mais espaço havia à medida que o universo se expandia, mais energia escura existia, empurrando cada vez mais forte e eventualmente levando a um futuro descontrolado e sem luz.

A energia escura tomou o seu lugar no modelo padrão do universo conhecido como LCDM, composto por 70% de energia escura (Lambda), 25% de matéria escura fria (uma variedade de partículas exóticas e de movimento lento) e 5% de matéria atómica. Até agora, esse modelo foi superado, mas não quebrado, pelo novo Telescópio Espacial James Webb. Mas e se a energia escura não fosse constante como supunha o modelo cosmológico?

O que está em jogo é um parâmetro chamado w, que é uma medida da densidade ou veemência da energia escura. Na versão de Einstein da energia escura, esse número permanece constante, com valor –1, durante toda a vida do universo. Os cosmólogos têm utilizado este valor nos seus modelos nos últimos 25 anos.

Mas esta versão da energia escura é simplesmente a mais simples. “Com o DESI alcançamos agora uma precisão que nos permite ir além desse modelo simples”, disse o Dr. Palanque-Delabrouille, “para ver se a densidade da energia escura é constante ao longo do tempo, ou se tem algumas flutuações e evolução ao longo do tempo. tempo.” tempo.”

O projeto DESI, que está em desenvolvimento há 14 anos, foi concebido para testar a constância da energia escura, medindo a rapidez com que o Universo se expandiu em vários momentos do passado. Para fazer isso, os cientistas equiparam um telescópio no Observatório Nacional de Kitt Peak com 5.000 detectores de fibra óptica que poderiam realizar espectroscopia em tantas galáxias simultaneamente e descobrir a que velocidade elas estavam se afastando da Terra.

Como medida de distância, os investigadores usaram protuberâncias na distribuição cósmica das galáxias, conhecidas como oscilações acústicas bariónicas. Estas protuberâncias foram impressas no cosmos por ondas sonoras no plasma quente que encheu o universo quando ele tinha apenas 380 mil anos de idade. Na época, as protuberâncias tinham meio milhão de anos-luz de diâmetro. Agora, 13,5 mil milhões de anos mais tarde, o Universo expandiu-se mil vezes e as protuberâncias, agora com 500 milhões de anos-luz de diâmetro, servem como convenientes medidas cósmicas.

Os cientistas do DESI dividiram os últimos 11 bilhões de anos da história cósmica em sete períodos de tempo. (O universo tem 13,8 bilhões de anos). Para cada um deles, mediram o tamanho dessas protuberâncias e a velocidade com que as galáxias nelas contidas se afastavam de nós e umas das outras.

Quando os investigadores juntaram tudo isto, descobriram que a suposição habitual – uma energia escura constante – não funcionava para descrever a expansão do Universo. As galáxias das três épocas mais recentes pareciam mais próximas do que deveriam, sugerindo que a energia escura poderia estar evoluindo ao longo do tempo.

“E vemos, de facto, um indício de que as propriedades da energia escura não corresponderiam a uma simples constante cosmológica”, mas poderiam “ter alguns desvios”, disse o Dr. Palanque-Delabrouille. “E esta é a primeira vez que tivemos isso.” Mas, enfatizou novamente: “Eu não chamaria isso de evidência ainda. “É muito, muito fraco.”

O tempo e mais dados dirão o destino da energia escura e do modelo do universo testado em batalha pelos cosmólogos.

“O LCDM está sendo testado com testes de precisão vindos de todas as direções”, disse o Dr. Turner. “E ele está bem. Mas, quando você junta tudo, começa a parecer que algo não está certo ou que algo está faltando. As coisas não se encaixam perfeitamente. E o DESI é a última indicação.”

Riess, da Universidade Johns Hopkins, que analisou antecipadamente os resultados do DESI, observou que a “pista”, se validada, poderia desviar-se de outras medições cosmológicas, como a idade ou o tamanho do Universo. “Este resultado é muito interessante e devemos levá-lo a sério”, escreveu ele no seu e-mail. “Caso contrário, por que fazemos esses experimentos?”