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Aceleração da expansão do Universo pode dispensar energia escura

Aceleração da expansão do Universo pode dispensar energia escura
São crescentes as dúvidas sobre a aceleração da expansão do Universo - há dúvidas também sobre a idade do Universo e sobre se o Big Bang realmente ocorreu.[Imagem: JHUAPL/SwRI]

Dúvidas sobre o lado escuro do Universo

Embora seja largamente aceita na comunidade científica, a ideia de que o Universo está se expandindo, e de que essa expansão está se acelerando, tem sido objeto de dúvida por parte de um número crescente de pesquisadores.

A questão fundamental é: O que impulsiona a expansão e a aceleração da expansão do Universo?

O modelo padrão chama essas "causas" de matéria escura e energia escura, mas todas as tentativas de detectar sinais de ambas falharam até agora.

Um trio de físicos da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá, acaba de oferecer uma nova abordagem que talvez possa livrar os cientistas da necessidade de explicar esse cada vez mais incômodo "lado escuro" do Universo.

Espaço flutuante

A equipe abordou a questão da expansão do Universo encarando de frente uma incompatibilidade entre duas das mais bem-sucedidas teorias que explicam o funcionamento do nosso universo: a mecânica quântica, nas dimensões microscópicas, e a teoria da relatividade geral de Einstein, nas dimensões cósmicas.

Os resultados sugerem que, se déssemos um zoom poderoso o suficiente no Universo, perceberíamos que ele é composto por um espaço e um tempo que "flutuam" constantemente - o espaço-tempo se espicha e encolhe o tempo todo.

"O espaço-tempo não é tão estático quanto parece, ele está constantemente em movimento," explicou Qingdi Wang.

"Esta é uma nova ideia em um campo onde não tem havido muitas novas ideias para tentar abordar esta questão", acrescentou seu colega Bill Unruh.

Aceleração da expansão do Universo pode dispensar energia escura
Esta não é a primeira vez que os físicos tentam se livrar da matéria escura e da energia escura. Como em outras tentativas, parece que o segredo da questão está no nosso desconhecimento sobre o que realmente é a gravidade. [Imagem: Sandbox Studio/Ana Kova]

Energia do vácuo

Quando os dados começaram a indicar que o Universo está em uma expansão acelerada - isto foi em 1998 - os astrônomos e físicos sugeriram que o espaço não é vazio, em vez disso estando repleto de uma energia que empurra a matéria - a famosa energia escura.

O candidato mais natural para compor a energia escura é a energia do vácuo. Contudo, quando os físicos aplicam a teoria da mecânica quântica à energia do vácuo, ela prevê que a energia de vácuo tem uma densidade incrivelmente elevada, muito mais do que a energia total de todas as partículas de matéria no Universo. Se isso for verdade, a teoria da relatividade geral sugere que essa energia do vácuo teria um efeito gravitacional descomunal - a maioria dos físicos acredita que os resultados indicam que o Universo deveria simplesmente explodir, e não meramente acelerar.

Felizmente isso não acontece, e o Universo parece se expandir bem devagar. Logo, a teoria não está completa, e há um problema que deve ser resolvido para a física fundamental progredir.

Expansão líquida

Ao contrário das tentativas anteriores, que se concentraram em modificar as teorias da mecânica quântica ou da relatividade geral para resolver a questão, Wang e seus colegas sugerem uma abordagem diferente. Eles levaram a enorme densidade de energia do vácuo prevista pela mecânica quântica a sério e acreditam ter descoberto informações importantes sobre a energia de vácuo que não foram levadas em consideração nos cálculos anteriores.

Os novos resultados fornecem uma imagem física completamente diferente do Universo.

Nesta nova imagem, o espaço em que vivemos está flutuando - e flutuando para valer. Em cada ponto, ele oscila entre expansão e contração. À medida que balança para frente e para trás, os dois movimentos quase se cancelam, mas um efeito líquido muito pequeno leva o Universo a se expandir lentamente a uma taxa acelerada.

Mas se o espaço e o tempo estão flutuando, por que não podemos sentir isso?

"Isso acontece em escalas muito pequenas, bilhões e bilhões de vezes menores do que um elétron," justifica Wang.

"É semelhante às ondas que vemos no oceano. Elas não são afetadas pela dança intensa dos átomos individuais que compõem a água em que essas ondas se movimentam," disse o professor Unruh.

Bibliografia:

How the huge energy of quantum vacuum gravitates to drive the slow accelerating expansion of the Universe
Qingdi Wang, Zhen Zhu, William G. Unruh
Physical Review D
Vol.: 95, 103504
DOI: 10.1103/PhysRevD.95.103504




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