A maior pesquisa de galáxias já feita sugere que nosso cosmos não é tão desordenado quanto deveria ser. Essa falta de aglomeração pode significar que há uma discrepância com a teoria da relatividade geral de Einstein, que os cientistas usam para entender como as estruturas em nosso universo evoluíram ao longo de 13 bilhões de anos.
“Se essa disparidade for verdadeira, então talvez Einstein estivesse errado”, disse Niall Jeffrey, um dos co-líderes do Dark Energy Survey (DES) e cosmologista da École Normale Supérieure, em Paris, à BBC News.
A equipe do DES compilou um catálogo de centenas de milhões de galáxias e usou pequenas distorções nas formas dessas galáxias para medir as estatísticas vitais do universo. Quase todas essas medições confirmaram o modelo prevalecente do Big Bang de cosmologia, no qual toda a matéria do universo se expandiu a partir de um ponto incrivelmente quente e incrivelmente minúsculo.
Mas uma dessas medidas – a aglomeração da matéria – estava um pouco errada. Se o universo for mais suave do que se pensava, isso significaria que nossa compreensão de como as estruturas evoluem no universo, que é baseada na teoria geral da relatividade de Einstein, estaria errada.
Enquanto algumas manchetes já proclamam que Einstein estava errado e os físicos precisam revisar seus modelos, a realidade é muito mais matizada. Isso porque a discrepância ainda não é um problema estatístico.
A maior pesquisa de todos os tempos
Mais de 400 cientistas de 25 instituições em sete países trabalham no DES, uma das maiores colaborações astronômicas da história. A equipe usou o telescópio Victor M Blanco de 4 metros (13,1 pés) no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile, para observar um oitavo de todo o céu noturno durante 758 noites de observação.
O projeto de observação começou em 2013 e terminou em 2019. Mas observar foi a parte fácil – a colaboração do DES demorou dois anos para divulgar seus resultados mais recentes, que levam em consideração os dados apenas dos primeiros três anos de observações.
E é impressionante.
O lançamento, descrito em uma avalanche de 29 artigos científicos, contém observações detalhadas de 226 milhões de galáxias, tornando-o o maior e mais detalhado levantamento de galáxias da história.
Este enorme catálogo ainda representa menos de um décimo de um por cento de todas as galáxias no universo observável, mas é um começo.
Medindo o cosmos
DES usou seu tesouro de galáxias para estudar duas características principais de nosso cosmos. Uma é chamada de teia cósmica. Acontece que as galáxias não estão espalhadas aleatoriamente no universo, mas sim organizadas no maior padrão encontrado na natureza. Em escalas muito maiores, os astrônomos encontram aglomerados gigantes de galáxias chamados aglomerados, longos filamentos de galáxias, paredes largas e vastos vazios cósmicos vazios.
A teia cósmica é um objeto dinâmico e evoluiu até seu estado atual ao longo de bilhões de anos. Os astrofísicos pensam que, há muito tempo, a matéria no universo era muito mais uniformemente distribuída. Ao estudar a evolução da teia cósmica, os cientistas do DES podem entender do que o universo é feito e como ele se comporta. Isso porque o conteúdo do universo dita como ele evolui, assim como mudar os ingredientes de sua receita de bolo favorita muda como ele sai do forno.
O DES também usa algo chamado lente gravitacional fraca. Sabemos pela teoria da relatividade geral de Einstein que a gravidade de um objeto pode dobrar o caminho da luz. Os exemplos mais famosos disso vêm de aglomerados de galáxias; sua incrível massa pode distorcer tanto a luz das galáxias de fundo que essas galáxias parecem altamente esticadas e alongadas para os observadores.
O DES emprega uma versão muito mais sutil desse efeito de lente. Ele procura por pequenas mudanças nas formas das galáxias devido à luz dessas galáxias que passa por bilhões de anos-luz de espaço. Ao comparar essas formas galácticas com o que sabemos que as galáxias se parecem a partir de pesquisas do universo próximo, os astrônomos do DES podem mapear a distribuição da matéria no cosmos.
Algo está errado
A colaboração do DES comparou seus resultados com os de outras pesquisas importantes, como a pesquisa de Planck sobre a radiação cósmica de fundo, o eco do Big Bang revelado em um fraco brilho de radiação que permeia o universo. Seus resultados combinaram quase perfeitamente com as observações existentes e com a teoria cosmológica prevalecente: Vivemos em um universo em expansão que tem cerca de 13,7 bilhões de anos, cuja massa-energia é feita de cerca de um terço de matéria (a maior parte da qual é matéria escura), com o resto feito de energia escura.
Mas uma medida se destacou: um parâmetro denominado S8, que caracteriza a quantidade de aglomeração no universo. Quanto mais alto o valor de S8, mais fortemente a matéria se aglomera. Os novos resultados de DES favorecem um valor para S8 de 0,776, enquanto os resultados de Planck mais antigos mostraram um valor ligeiramente mais alto, 0,832.
Os resultados do Planck vêm de medições do universo inicial, enquanto os resultados do DES vêm de uma fase posterior do universo. Esses dois números deveriam concordar e, se realmente forem diferentes, então nossa compreensão de como as estruturas gigantescas crescem e evoluem ao longo do tempo cósmico – que se baseia em nossa compreensão da gravidade por meio da teoria geral da relatividade de Einstein – pode estar errada. Como ninguém esperava encontrar essa discrepância, os astrofísicos não exploraram exatamente quais partes da relatividade podem apresentar falhas.
Veja as manchetes saudando os resultados do DES como uma grande fenda nos fundamentos de nossas teorias cosmológicas modernas. “Passei minha vida trabalhando nessa teoria [da formação de estruturas] e meu coração me diz que não quero vê-la entrar em colapso”, disse à BBC Carlos Frenk, cosmologista da Durham University, na Inglaterra, que não era associado ao DES. Notícias. “Mas meu cérebro me diz que as medições estavam corretas e temos que olhar para a possibilidade de uma nova física.”
Mas o que essas manchetes (e artigos) deixam de mencionar é a incerteza. Cada medição carrega consigo incerteza – os cientistas só podem ser precisos considerando a quantidade de dados disponíveis. Quando incertezas estatísticas são incluídas, os resultados do DES e do Planck geralmente se sobrepõem. Não muito – portanto, vale a pena aprofundar a diferença – mas não o suficiente para disparar o alarme. Na linguagem da estatística, as duas medições estão erradas por apenas 2,3 desvios padrão, o que significa que se realmente não houvesse diferença real entre os valores de S8, e as observações fossem repetidas 100 vezes, elas dariam o mesmo (ou maior ) diferença 98 vezes. Isso está muito aquém dos 5 desvios padrão geralmente necessários para anunciar uma nova descoberta.
Vamos ver o que mais três anos de dados trazem.
Publicado em 10/06/2021 10h04
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