Muito mistério envolve a energia escura e a constante cosmológica, os proxies usados para explicar a expansão acelerada do Universo. Uma nova pesquisa sugere que um modelo inicial de energia escura apresenta uma teoria concorrente que oferece todos os benefícios dos modelos atuais sem a bagagem que vem associada à constante cosmológica.
O Universo não está apenas se expandindo, mas fazendo isso em um ritmo acelerado. No entanto, apesar do fato de astrônomos, cosmologistas e físicos estarem cientes disso há duas décadas, a força que impulsiona essa expansão ainda é desconhecida. Um substituto ou alternativa para essa força, a energia escura – um componente semelhante a um fluido suave que enche o Universo com uma pressão negativa – foi inserida em modelos cosmológicos padrão com a constante cosmológica (representada pelo símbolo lambda) usada para definir essa aceleração.
Mesmo assim, a verdadeira natureza deste importante elemento do Universo nos escapa. Uma nova pesquisa publicada em New Astronomy por Luz Ángela García, física e astrônoma da Universidad ECCI, Bogotá, Colômbia e seus co-autores, Leonardo Castañeda e Juan Manuel Tejeiro, do Observatorio Astronómico Nacional, Universidad Nacional de Colombia, Colômbia, sugere uma nova abordagem para resolver este enigma cósmico.
“Nosso trabalho é uma proposta para um candidato a modelo de energia escura, como uma alternativa à constante cosmológica padrão”, diz García, o autor correspondente do estudo. “Este modelo teórico fornece uma possível explicação para a atual expansão acelerada do Universo.” Ela continua explicando que o aspecto novo do artigo é que ele sugere que a constante cosmológica pode não ser necessária para descrever a energia escura, evitando assim algumas dificuldades que ela apresenta – a saber, a enorme divergência entre a previsão teórica da constante e seu valor experimental .
“A constante cosmológica tem sérios problemas teóricos. Muitos modelos alternativos foram propostos, mas alguns deles precisam ser muito complexos matematicamente para fornecer uma interpretação física dos fenômenos”, diz García. “Apresentamos uma forma completamente diferente de energia escura que por construção produz a expansão acelerada nesta fase do Universo, mas também evolui com o redshift; portanto, pode ser associada a outras observações astronômicas no passado.” Assim, o ‘modelo de energia escura precoce’ (EDE) – um grupo de modelos que vê a energia escura agindo no Universo inicial – proposto por García e seus co-autores emula o comportamento descrito pela constante cosmológica e pode ajudar os pesquisadores a entender se modelos para as teorias atuais de energia escura são possíveis.
No entanto, enquanto sugere uma mudança radical no paradigma da energia escura, o trabalho de García se baseia muito nas descobertas e métodos que o precederam. “Usamos distâncias de luminosidade de supernovas tipo Ia – chamadas de velas padrão porque sua regularidade em termos de luminosidade significa que podem ser usadas por astrônomos para fazer medições de distância – da mesma forma que os ganhadores do Prêmio Nobel de 2011 as usaram para descobrir a expansão acelerada de o Universo “, diz o astrônomo. “Além disso, impomos restrições do fundo cósmico de microondas e medições do parâmetro Hubble da oscilação acústica dos bárions (flutuações na densidade da matéria bariônica cotidiana, isto é, matéria composta de prótons e nêutrons).”
É o momento certo para uma avaliação crítica da energia escura e da constante cosmológica. enquanto o mistério em torno da expansão acelerada do Universo persiste, a cosmologia moderna melhorou a tal ponto que encontrar sua solução parece mais plausível do que nunca. “É um momento muito interessante para a cosmologia, com muitas pesquisas em andamento e futuras que visam descobrir a energia escura e sua natureza. Projetos como DES (Dark Energy Survey), DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), eBOSS (Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey) e Euclid, entre muitos outros, estão impondo restrições rígidas sobre os candidatos plausíveis para a energia escura “, diz García. “Em um futuro próximo, teremos um mapa 3-D espetacular com a distribuição das galáxias no Universo e, com ele, desvendaremos as características definitivas da energia escura.”
García acrescenta que ela e seus co-autores acham que seu modelo teórico é uma descrição convincente da energia escura e seus efeitos, comparando-se bem com a constante cosmológica padrão, mas não incorrendo nas questões fundamentais ainda abertas com esta última. “O Universo está cheio de mistérios e componentes obscuros e inexplicáveis de matéria-energia. Sinto-me muito honrado e animado por poder pensar nesses aspectos fundamentais do Universo para viver,” conclui García. “Fui inspirado a seguir a carreira de astronomia desde que era pequeno, e isso não é fácil para uma mulher e especialmente em um país em desenvolvimento, mas estou convencido de que a ciência vai render e o Universo continuará nos surpreendendo.”
Publicado em 01/11/2020 10h38
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