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Idade do Universo: O que sabemos e o que não sabemos?

Idade do Universo: O que sabemos e o que não sabemos?
Este gráfico, do Big Bang ao presente, resume todo o saber atual sobre a história do nosso Universo. [Imagem: NASA/WMAP]

Dúvidas científicas

Quando ouve falar de como o Universo foi criado - Big Bang, expansão, idade do Universo e tudo o mais - você tem a impressão de estar às voltas com fatos e fenômenos inquestionáveis?

Talvez não seja ainda o momento para ser tão otimista com nossas teorias - algumas delas, a propósito, meramente hipóteses.

Senão, vejamos.

Idade do Universo

Um dos feitos mais comemorados no campo da Astrofísica no século passado foi a descoberta de que a idade do Universo é praticamente a mesma, fosse ela medida pela idade das estrelas mais antigas, fosse ela estimada de uma forma totalmente diferente, pela recessão das galáxias.

Os dois métodos resultaram em tempos muito longos, na casa dos bilhões de anos, aparentemente dando uma confirmação tranquilizadora de que ambos provavelmente estão no caminho certo.

Mas só aparentemente, porque os dois valores não eram idênticos e os cientistas rapidamente perceberam uma discrepância crucial: as estrelas mais antigas que os novos telescópios começavam a captar eram simplesmente mais velhas do que o próprio Universo.

Eles trabalhavam em refinamentos nas medições e em novos modelos para resolver esta contradição quando, em 1998, descobriu-se a aceleração cósmica, mostrando que o Universo era, na verdade, muito mais antigo do que se pensava, e, vindo bem a calhar, era mais velho do que as estrelas mais antigas.

Mas permaneceu um enigma.

Primeiro enigma

O movimento do Universo é governado pela matéria, cuja gravidade tende a retardar a expansão, e pela aceleração, que tende a aumentar a expansão. Como a densidade média da matéria no Universo cai constantemente à medida que o Universo incha, com o tempo essa densidade tem um valor cada vez menor.

Curiosamente, hoje ela parece ter quase exatamente o mesmo valor (quando expressa nas mesmas unidades) que o parâmetro de aceleração.

Por quê? Ainda não se sabe.

Idade do Universo: O que sabemos e o que não sabemos?
Da mesma forma, não sabemos tudo sobre a gravidade. [Imagem: Sandbox Studio/Ana Kova]

Segundo enigma

E não é tudo: Há também um segundo enigma.

O valor teórico do parâmetro de aceleração pode ser praticamente qualquer coisa; na verdade, cálculos fundamentais de mecânica quântica sugerem que ele deveria ser muito maior do que é. Por que ele resulta tão pequeno quando o medimos é um mistério.

Chega de enigmas nas teorias e explicações que você julgava tão definitivas?

Ainda não: Acaba de surgir mais um.

Terceiro enigma

Arturo Avelino e Bob Kirshner, do Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, nos EUA, acabam de publicar um artigo chamando a atenção para mais um enigma na nossa já tão esburacada teoria cosmológica.

O Universo não se expande a uma taxa constante que seja a combinação desses dois fatores (retardamento pela gravidade e aceleração pela expansão). Nos primeiros nove bilhões de anos da evolução cósmica, a contração dominava e o Universo gradualmente diminuía sua expansão.

Contudo, como a importância relativa da aceleração cósmica cresce com o tempo, durante os últimos cinco bilhões de anos a aceleração tem dominado, e o Universo acelerou sua expansão.

Idade do Universo: O que sabemos e o que não sabemos?
Grande parte das esperanças dos astrofísicos está na busca por explicações sobre o que é a Matéria Escura. [Imagem: NASA]

Curiosamente, hoje o Universo parece estar da mesma forma que teria se estivesse sempre se expandindo, de forma constante a uma taxa constante - a taxa necessária para evitar um re-colapso final, geralmente referido como Big Crunch, em oposição ao Big Bang.

Por quê? Respostas são bem-vindas.

Pesquisas observacionais

Embora este terceiro enigma soe como bastante semelhante ao enigma original, os dois astrofísicos ressaltam que este é de fato diferente: Estamos vivendo (aparentemente) em uma época privilegiada - os outros enigmas não têm essa implicação.

Ainda não se conhecem explicações para esses enigmas. Se estamos dando voltas em nossas teorias, perdidos em tautologias ou matemáticas que simplificam demais a realidade é algo ainda por descobrir.

Podem existir tipos específicos de partículas elementares ainda desconhecidas, sugere a dupla, que poderiam nos dar respostas ou indicar caminhos, mas por agora a única coisa que é certa é que precisamos de mais pesquisas observacionais para que as hipóteses e teorias possam passar pelo crivo frio dos fatos.

Bibliografia:

The Dimensionless Age of the Universe: a Riddle for Our Time
Arturo Avelino, Robert P. Kirshner
The Astrophysical Journal
Vol.: 828, 35
DOI: 10.3847/0004-637X/828/1/35




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