Descoberta que rendeu o Prêmio Nobel de Física de 2011 foi questionado por novo estudo
A expansão do Universo pode não estar acelerando, mas sim desacelerando, sugere um novo estudo. Se confirmada, a descoberta derrubaria décadas de pressupostos astronômicos estabelecidos e reescreveria nossa compreensão sobre a energia escura, a força misteriosa que contrabalança a atração gravitacional em nosso Universo.
Duas equipes independentes de astrônomos, ao observar estrelas brilhantes e explosivas chamadas supernovas do Tipo 1a, propuseram em 1998 a ideia de que a energia escura poderia permitir que o Universo se expandisse a uma taxa acelerada.
Os cientistas haviam notado que algumas das supernovas mais distantes eram mais fracas do que o esperado e concluíram que elas haviam se afastado da Terra mais rapidamente do que o previsto. A descoberta lhes rendeu o Prêmio Nobel de Física em 2011.
No entanto, a natureza da energia escura permaneceu um mistério, e seu papel na expansão do Universo já foi questionado anteriormente.
No ano passado, um consórcio de centenas de pesquisadores, utilizando dados do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI) no Arizona, desenvolveu o maior mapa 3D do Universo já criado. As observações sugeriram que a energia escura pode estar enfraquecendo ao longo do tempo, indicando que a taxa de expansão do universo poderia eventualmente diminuir.
Agora, um estudo publicado em 6 de novembro na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society fornece evidências adicionais de que a energia escura pode não estar exercendo a mesma força sobre o Universo como costumava fazer.
Imagem do Telescópio Espacial Hubble mostra uma supernova na constelação de Gêmeos • ESA/Hubble/Nasa/RJ Foley (UC Santa Cruz)
As descobertas do projeto Desi no ano passado representaram "uma mudança de paradigma muito significativa... e nosso resultado, de certa forma, concorda bem com isso", disse Young-Wook Lee, professor de astrofísica da Universidade Yonsei na Coreia do Sul e pesquisador principal do novo estudo.
O trabalho de Lee e seus colegas baseia-se na compreensão evolutiva da energia escura, sugerindo que a expansão do Universo já começou a desacelerar — algo que poderia alterar o próprio destino do Universo. "A energia escura está presente, mas o Universo atual já entrou em uma fase de desaceleração, hoje", disse Lee. "Então o destino do universo pode mudar".
"E se você puder mudar o destino do Universo, isso é realmente um progresso importante na cosmologia."
Supernovas em envelhecimento
Para chegar a suas conclusões, os pesquisadores analisaram uma amostra de 300 galáxias contendo supernovas do Tipo 1a e propuseram que o escurecimento de estrelas explodindo distantes não se devia apenas ao seu afastamento da Terra, mas também à idade da estrela progenitora.
"Antes do nosso trabalho, acreditava-se que as supernovas do Tipo Ia explodiam com brilho intrínseco quase idêntico, tornando-as 'velas-padrão' altamente confiáveis", disse o coautor do estudo Junhyuk Son, doutorando em astronomia na Universidade Yonsei. "No entanto, descobrimos que sua luminosidade depende da idade das estrelas que as produzem — progenitoras mais jovens geram supernovas ligeiramente mais fracas, enquanto as mais velhas são mais brilhantes."
Son afirmou que a equipe tem alta confiança estatística — 99,99% — sobre essa relação idade-brilho, permitindo usar as supernovas do Tipo 1a com maior precisão do que antes para avaliar a expansão do Universo.
Imagem detalhada do Telescópio Espacial James Webb revela milhares de galáxias distantes, algumas datando dos primórdios da história cósmica • ESA/Webb/Nasa/CSA"Se confirmado, isso representaria a mudança mais significativa na cosmologia desde a descoberta da energia escura em 1998", disse Son.
"Isso sugeriria que o Universo não está mais se acelerando hoje e que a energia escura não é uma força constante, mas algo que evolui ao longo do tempo. Esta descoberta abriria um capítulo inteiramente novo em nossa compreensão da natureza física da energia escura, como ela mudou ao longo da história cósmica e o que isso significa para o destino do Universo."
Eventualmente, se a expansão continuar a desacelerar, o Universo poderia começar a se contrair, terminando no que os astrônomos imaginam ser o oposto do big bang — o big crunch.
"Essa é certamente uma possibilidade", disse Lee. "Até dois anos atrás, o Big Crunch estava fora de questão. Mas precisamos de mais trabalho para ver se isso poderia realmente acontecer."
Alegações extraordinárias
A nova pesquisa propõe uma revisão radical do conhecimento aceito e, compreensivelmente, está sendo recebida com ceticismo.
"Este estudo se baseia em uma premissa falha", disse Adam Riess, professor de física e astronomia na Universidade Johns Hopkins e um dos ganhadores do Prêmio Nobel de física de 2011, em um e-mail.
"Isso sugere que as supernovas envelheceram junto com o Universo, mas as observações mostram o oposto — as supernovas atuais ocorrem onde estrelas jovens se formam. A mesma ideia foi proposta anos atrás e refutada na época, e parece não haver nada de novo nesta versão."
Lee, no entanto, afirmou que a alegação de Riess está incorreta.
"Mesmo no Universo atual, as supernovas do Tipo Ia são encontradas com a mesma frequência em galáxias elípticas antigas e quiescentes quanto em galáxias jovens com formação estelar — o que claramente mostra que esse comentário está equivocado. O suposto artigo que 'refutou' nosso resultado anterior baseou-se em dados profundamente falhos com enormes incertezas", disse ele, acrescentando que a correlação idade-brilho foi confirmada independentemente por duas equipes separadas nos Estados Unidos e na China.
Outros especialistas da área não envolvidos com o estudo ecoaram algumas das preocupações de Riess. Dan Scolnic, professor associado de física da Universidade Duke em Durham, Carolina do Norte, observou que o estudo faz um salto da idade da galáxia hospedeira para a idade da supernova que não se justifica fisicamente.
"Os autores estão propondo ideias que a comunidade já testou e corrigiu com conjuntos de dados muito maiores. O Universo ainda está se expandindo normalmente", disse Scolnic.
Dillon Brout, professor assistente nos departamentos de astronomia e física da Universidade de Boston, destacou por e-mail que o artigo levanta uma questão válida sobre como as idades das progenitoras de supernovas mudam ao longo do tempo cósmico, acrescentando que é sempre importante desafiar nossa forma de pensar para entender melhor o Universo.
"No entanto, a forma como eles modelam essa evolução não é apoiada por observações nem por nossa compreensão de como esses sistemas se formam. As análises modernas de supernovas já levam em conta a conexão entre o brilho e os ambientes onde essas estrelas se originam, o que captura a maior parte do efeito que eles discutem", acrescentou.
"Afirmações extraordinárias exigem evidências extraordinárias", disse Dragan Huterer, professor de física da Universidade de Michigan em Ann Arbor, por e-mail, observando que ele não acredita que a nova pesquisa "alcance o limite necessário para derrubar o modelo atualmente favorecido."
Lee está ciente de que o trabalho pode ser controverso
"Ainda temos um longo caminho pela frente para convencer toda a comunidade de cosmologia de supernovas", disse ele. "Ainda há muitas pessoas que são fortemente contra (nossos resultados), então muitos debates e discussões devem acontecer em um futuro próximo."
No entanto, ele acrescentou que mais clareza sobre a questão pode estar próxima.
O novo Observatório Vera C. Rubin, que começou a operar este ano, deve ajudar a resolver o debate com o lançamento no início de 2026 do Levantamento do Legado do Espaço e do Tempo, um registro em time-lapse ultra amplo e em ultra alta definição do Universo, feito por meio da varredura de todo o céu a cada algumas noites durante 10 anos para capturar uma compilação de asteroides e cometas, estrelas em explosão e galáxias distantes conforme elas mudam.
"O Vera Rubin descobrirá mais de 20.000 novas galáxias hospedeiras de supernovas com medição de idade de alta precisão", disse Lee. "Levará de três a cinco anos e permitirá um teste cosmológico mais direto sem se preocupar com esse efeito de viés de idade."
"A energia escura está ficando cada vez mais estranha", concluiu Lee. "Mas não há uma boa teoria que possa explicar esse comportamento tão peculiar. Então, acho que estamos perdendo alguma coisa. Talvez, em cinco anos, um resultado ainda mais surpreendente possa surgir."
Fonte: CNN Brasil
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