ARLA/CLUSTER: Cosmologia: Novo estudo pretende explicar a expansão acelerada do Universo sem recorrer à energia escura

[João Costa > CT1FBF]

Novo estudo pretende explicar a expansão acelerada do Universo sem recorrer
à energia escura
por Teresa Direitinho <http://portaldoastronomo.org/author/teresanunes/>

Segundo uma equipa de cientistas húngaros e americanos, a enigmática
“energia escura�, que se presume representar 68% do Universo, pode afinal
não existir. Os investigadores desta equipa acreditam que os modelos
standard do Universo não têm levado em conta a sua estrutura em
transformação, mas que se levarem, a necessidade de recorrer à energia
escura desaparece.
[image: Modelo Avera da expansão do Universo.]
<https://i1.wp.com/portaldoastronomo.org/wp-content/uploads/sites/3/2017/03/Mar30_2017RASpic01.jpg>Um
frame da animação que mostra a expansão do Universo: no painel superior
esquerdo, a vermelho, na cosmologia standard ‘Lambda Cold Dark Matter’, que
inclui energia escura; no painel superior do meio, a azul, o novo Modelo
AvERA, que considera a estrutura do Universo e elimina a necessidade de
energia escura; no painel superior direito, verde, na cosmologia
Einstein-de-Sitter, o modelo original sem energia escura. O painel na parte
inferior mostra o aumento do “fator de escala� (uma indicação do tamanho)
em função do tempo, onde 1Gya representa mil milhões de anos. O crescimento
da estrutura também pode ser visto nos painéis superiores. Um ponto
representa aproximadamente um enxame de galáxias. As unidades de escala
estão em Megaparsecs (Mpc). Créditos: István Csabai et al.

O Universo formou-se no Big Bang, há 13,8 mil milhões de anos, e desde
então tem vindo a expandir-se. A prova para essa expansão é a lei de
Hubble, que se baseia em observações de galáxias e que afirma que, em
média, a velocidade a que uma galáxia se afasta é proporcional à sua
distância.

Os astrónomos medem esta velocidade de recessão observando as linhas no
espectro de uma galáxia, que se deslocam mais para o vermelho quanto mais
depressa a galáxia se está a afastar. A partir da década de 1920, o
mapeamento das velocidades das galáxias levou os cientistas a concluírem
que todo o Universo está em expansão, e que teve início numa singularidade.

Na segunda metade do século XX, os astrónomos deduziram a existência de
“matéria escura� invisível notando que era necessário algo extra para
explicar o movimento das estrelas dentro das galáxias. Neste momento,
calcula-se que a matéria escura represente 27% do conteúdo do Universo e a
matéria comum apenas 5%.

Nos anos 90, observações de explosões de estrelas anãs brancas em sistemas
binários, fenómenos que se conhecem por supernovas Tipo Ia, levaram os
cientistas a concluir que havia uma terceira componente, a energia escura,
representando 68% do Universo e responsável por acelerar a sua expansão.

Neste novo trabalho, a equipa liderada pelo investigador Gábor Rácz, da
Universidade Eötvös Loránd, na Hungria, questiona a existência de energia
escura e sugere uma explicação alternativa. Argumentam que os modelos
convencionais de cosmologia, que estudam a origem e evolução do Universo,
dependem de aproximações que ignoram a sua estrutura, e que assumem que a
matéria tem uma densidade uniforme.

“As equações da Relatividade Geral de Einstein que descrevem a expansão do
Universo são tão complexas em termos matemáticos que, em cem anos, não
foram encontradas soluções que tivessem em conta o efeito das estruturas
cósmicas. Sabemos, por observações muito precisas de supernovas, que o
Universo está em aceleração, mas ao mesmo tempo apoiamo-nos em aproximações
grosseiras às equações de Einstein, que podem introduzir sérios efeitos
paralelos, como a necessidade de energia escura, nos modelos projetados
para se ajustarem aos dados observacionais,� explicou László Dobos, coautor
do estudo, também da Universidade Eötvös Loránd.

Para se ter uma ideia, a matéria normal e a escura parecem preencher o
Universo numa estrutura em forma de espuma, com as galáxias localizadas nas
paredes finas entre bolhas e agrupadas em superenxames. Em contraste, o
interior das bolhas está quase vazio de ambos os tipos de matéria.

Usando uma simulação por computador para modelar o efeito da gravidade na
distribuição de milhões de partículas de matéria escura, os cientistas
reconstruíram a evolução do Universo, incluindo o aglomerado inicial da
matéria e a formação da estrutura em larga escala.

Ao contrário do que acontecia com as simulações convencionais com um
Universo em suave expansão, levando em conta a estrutura, chegou-se a um
modelo onde as diferentes regiões do cosmos se expandem a taxas diferentes.
No entanto, a taxa média de expansão está de acordo com as observações
atuais, o que sugere uma aceleração global.

*A animação do Modelo AvERA de onde foi retirado o frame que se mostra na
imagem acima. Créditos: István Csabai et al.*

Dobos acrescentou: “a Teoria da Relatividade Geral é fundamental para a
compreensão do modo como o Universo evolui. Não pomos em causa a sua
validade, mas sim a validade das soluções aproximadas. Os nossos resultados
baseiam-se numa conjetura matemática que permite a expansão diferencial do
espaço, em concordância com a relatividade geral, e mostram como a formação
de estruturas complexas de matéria afeta a expansão. Estas questões foram
anteriormente varridas para debaixo do tapete, mas levá-las em conta pode
explicar a aceleração sem necessidade de energia escura.�

Se esta investigação for confirmada, poderá ter um impacto significativo
nos modelos do Universo e no futuro da investigação em física. Durante os
últimos 20 anos, os astrónomos e os físicos teóricos especularam sobre a
natureza da energia escura, mas esta continua a ser um mistério. Com o novo
modelo, Csabai e a sua equipa esperam, pelo menos, ter dado início a um
debate animado.

Este estudo vem publicado num artigo na revista *Monthly Notices of the
Royal Astronomical Society*.

Nota: 1 Mpc = 3,08567758 × 1022 m

Fonte da notícia: RAS
<http://www.ras.org.uk/news-and-press/2968-explaining-the-accelerating-expansion-of-the-universe-without-dark-energy>
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