Uma nova análise liderada por pesquisadores do Instituto Tata de Pesquisa Fundamental, em Mumbai, e pelo professor Subir Sarkar, da Universidade de Oxford, está desafiando uma das ideias centrais da cosmologia moderna: que o universo está se expandindo rapidamente devido à “energia escura” associada ao vácuo quântico.
Sua carta, publicada em Avisos mensais da Royal Astronomical SocietyArgumenta que a evidência da aceleração cósmica pode não ser tão forte como se acredita. A conclusão é contestada. Na mesma edição da revista, um artigo separado, de coautoria da professora Maria Vincenzi, da Universidade de Oxford, conclui que as observações continuam a apoiar um universo em aceleração.
Reexaminando mais de 1.700 supernovas
O professor Sarkar, do Centro Rudolf Peierls de Física Teórica de Oxford, trabalhou com Animesh Sah e Mohammad Rameez do Instituto Tata de Pesquisa Fundamental na Índia para revisitar uma das coleções mais importantes de dados observacionais em cosmologia. A sua análise centrou-se no Pantheon+, um conjunto de dados que inclui observações de mais de 1.700 supernovas do Tipo Ia.
Durante mais de 25 anos, os astrónomos confiaram nestas estrelas em explosão para traçar como o Universo se expandiu ao longo do tempo. As medições de supernovas do Tipo Ia foram fundamentais para a descoberta de que o Universo está a expandir-se rapidamente, o que foi reconhecido com o Prémio Nobel da Física de 2011.
Os investigadores examinaram as observações do Pantheon+, incluindo uma correção recentemente proposta relacionada com a idade das estrelas que, em última análise, geram explosões de supernovas do Tipo Ia. Eles também examinaram se a aceleração aparente parece a mesma em todas as direções, como assume o modelo cosmológico padrão.
“Há evidências crescentes de que o brilho das supernovas do Tipo Ia depende da idade das estrelas de onde provêm”, disse o co-autor do estudo, Professor Subir Sarkar, do Centro Rudolf Peierls de Física Teórica em Oxford. “Se este efeito não for levado em conta, poderá levar à conclusão errada de que a taxa de expansão está a acelerar.”
Um universo que pode desacelerar
Depois que os pesquisadores aplicaram as correções da idade estelar, descobriram que as observações não sustentavam mais um universo em aceleração uniforme. Em vez disso, a sua análise indica que, no geral, a expansão cósmica pode estar a abrandar em vez de acelerar.
A equipe também investigou se a aceleração aparente poderia ser anisotrópica. Em outras palavras, perguntaram se o efeito varia dependendo da direção em que é medido. Tal resultado entraria em conflito com a suposição cosmológica padrão de que o universo se comporta da mesma forma em todas as direções em grande escala.
Sarkar e seus colegas argumentam que se a aceleração aparente for direcional, a energia escura não pode ser responsável. Na sua interpretação, os efeitos produzidos pelo vácuo quântico não deveriam variar de uma direção para outra.
O professor Sarkar explica: “Descobrimos que a aceleração estimada é direcionada principalmente na direção em que nos movemos localmente, conforme representado por pontos quentes na radiação cósmica de fundo, e se dissipa com a distância”. “Esta supernova não é afetada pela correção de brilho – portanto rejeita a energia escura independentemente de a correção ser aplicada ou não. A correção altera o componente isotrópico para desaceleração – que novamente rejeita a energia escura.”
Cosmólogos permanecem divididos
As descobertas desafiam a visão predominante de que o Universo está a expandir-se rapidamente, uma conclusão que foi anunciada há mais de duas décadas, quando foi feita a descoberta vencedora do Prémio Nobel.
No entanto, outros investigadores que examinaram a mesma questão ampla chegaram a uma conclusão diferente. Um artigo publicado na mesma edição da revista e de coautoria da professora Maria Vincenzi, da Universidade de Oxford, argumenta que as evidências disponíveis ainda apoiam a aceleração cósmica em curso.
Ela comenta: “O autor principal do nosso estudo é um especialista mundial na compreensão de como o ambiente das supernovas do Tipo Ia afecta as medições cosmológicas, com mais de uma década de experiência tanto na astrofísica de supernovas como na evolução das galáxias. As nossas descobertas recentes proporcionam mais confiança na estrutura cosmológica que surgiu ao longo das últimas três décadas e permitem à comunidade de investigação concentrar-se numa das maiores questões não respondidas da física: a natureza da energia escura.”
Observatório Rubin poderia ajudar a resolver o debate
Ambas as explicações enfrentarão em breve um grande teste observacional. Espera-se que os dados do Legacy Survey of Space and Time (LSST) do Observatório Rubin forneçam medições de centenas de milhares de supernovas.
Essa enorme nova amostra deverá dar aos cosmólogos uma oportunidade poderosa para testar se o Universo está realmente a acelerar, se o efeito aparente muda com a direção e que papel, se houver, a energia escura desempenha na formação da expansão do Universo.
