sexta-feira, 19 de abril de 2024

EXPANSÃO DO UNIVERSO

 


EXPANSÃO DO UNIVERSO PODE ESTAR DESACELERANDO

O DESI fez o maior mapa 3D do nosso Universo até hoje. A Terra está no centro desta fina fatia do mapa completo. Na seção ampliada, é fácil ver a estrutura subjacente da matéria em nosso Universo.

EXPANSÃO EM RITMO DECRESCENTE

Os primeiros resultados de um dos maiores esforços para tentar compreender a expansão do Universo trouxe resultados surpreendentes, mostrando que o motor dessa expansão, conhecido como energia escura, pode não se comportar exatamente como os cientistas pensavam.

As informações estão no primeiro conjunto de dados analisados pela equipe internacional - 900 pesquisadores de mais de 70 instituições ao redor do mundo - que coordena o instrumento DESI (sigla em inglês para Instrumento Espectroscópico da Energia Escura), instalado no Observatório Nacional Kitt Peak, no estado norte-americano do Arizona.

O instrumento está coletando luz das partes mais distantes do Universo, o que permite mapear o cosmos tal como era na sua juventude e traçar a sua evolução até ao que é observado hoje. A compreensão de como o Universo evoluiu está ligada à forma como ele poderá "acabar". Mas o interesse mais imediato se volta agora para um dos maiores mistérios da física: O que está por trás da observação de que a expansão do Universo está se acelerando?

A novidade é que, ao contrário do que propõe o modelo do Universo mais aceito hoje pelos cientistas, a energia escura pode variar no tempo: Os dados sugerem que a energia escura pode estar perdendo força, o que significa dizer que a expansão do Universo pode estar desacelerando. A conclusão tem uma significância que os físicos chamam de 3 sigmas, sendo que é necessário chegar a 5 sigmas para que um resultado seja taxado como uma "descoberta". 

Novo mapa 3D mostra que expansão do Universo pode estar desacelerando


Ilustração da luz de quasares passando por nuvens intergalácticas de gás hidrogênio. A análise dessa luz traz informações sobre a estrutura cósmica.

MODELOS DO UNIVERSO

O modelo do Universo mais aceito hoje é conhecido como Lambda-CDM, que inclui a matéria comum, um tipo de matéria desconhecido e que parece não interagir com nada, por isso chamada matéria escura fria (CDM: Cold Dark Matter), e a energia escura, conhecida como lambda. Tanto a matéria escura como a energia escura moldam a forma como o Universo se expande, mas de maneiras opostas: através da atração gravitacional, a matéria e a matéria escura retardam a expansão, enquanto a energia escura a acelera. A quantidade de cada uma influencia como o Universo evolui.

Mais recentemente, outros modelos têm ganho atenção devido à sua crescente capacidade de explicar os dados observacionais. Essas novas explicações incluem a teoria MOND, uma sigla em inglês para Dinâmica Newtoniana Modificada, e uma Teoria da Relatividade Modificada. 

"A gravidade une a matéria, de modo que, quando jogamos uma bola no ar, a gravidade da Terra a puxa para baixo em direção ao planeta," explica o professor Mustapha Ishak-Boushaki, da Universidade do Texas e membro da colaboração DESI. "Mas, nas escalas maiores, o Universo se comporta de maneira diferente. Ele está agindo como se houvesse algo repulsivo separando o Universo e acelerando sua expansão. Este é um grande mistério, e estamos investigando isso em várias frentes. É uma energia escura desconhecida no Universo, ou é uma modificação da teoria da gravidade de Albert Einstein em escalas cosmológicas?"

Novo mapa 3D mostra que expansão do Universo pode estar desacelerando


À medida que a luz de um quasar distante passa através do gás no espaço (imagem anterior), certos comprimentos de onda de luz são absorvidos. O traçado das linhas de absorção revela a "floresta Lyman-alfa" (enfatizada em marrom e verde) e fornece informações sobre as nuvens de gás entre nós e o quasar.

DESACELERAÇÃO DO UNIVERSO 

Quando os dados coletados pelo DESI durante este primeiro ano de funcionamento foram combinados com dados de outros observatórios, o que se vê são diferenças importantes em relação ao que o modelo Lambda-CDM prevê.

Nesse modelo, o comportamento da energia escura é descrito por uma "equação de estado", que descreve como a "pressão da energia escura" - sua força oposta à da gravidade - se relaciona com a sua densidade. E o modelo assume que essa equação de estado é constante ao longo do tempo. Os dados do DESI contestam isto, mostrando que a densidade da energia escura pode variar ao longo do tempo.

"Os nossos resultados mostram alguns desvios interessantes do modelo padrão do Universo que podem indicar que a energia escura está evoluindo ao longo do tempo," disse Ishak-Boushaki. "Quanto mais dados coletarmos, mais bem equipados estaremos para determinar se essa descoberta é válida. Com mais dados, poderemos identificar diferentes explicações para o resultado que observamos ou confirmá-lo. Se persistir, tal resultado lançará alguma luz sobre o que está causando a aceleração cósmica e representa um grande passo na compreensão da evolução do nosso Universo." 

Mais dados também melhorarão outros resultados iniciais do DESI, que avaliam a massa de partículas chamadas neutrinos e a constante de Hubble, uma medida da rapidez com que o Universo está se expandindo hoje, e que é alvo de um debate acalorado porque essa "constante" tem valores diferente dependendo do modo como é medida - esse debate hoje é conhecido como tensão de Hubble".

FONTE:








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