Por décadas, os cientistas ficaram intrigados com o fato de que nosso universo está se expandindo. Do ponto de vista lógico, a gravidade deveria atrair as galáxias umas para as outras, mas observações dos anos 1990 mostraram que o Universo não está apenas se expandindo, está se expandindo com uma tendência acelerada, e a chamada energia escura é a culpada.
A energia escura (não deve ser confundida com a matéria escura) é uma força hipotética que responde por até 68,3 por cento de toda a energia no universo observável. E os cientistas acreditam que essa energia afasta as galáxias umas das outras. No entanto, apesar de muitas evidências indiretas de sua existência, ninguém ainda foi capaz de determinar diretamente a presença de energia escura, ou pelo menos explicar adequadamente de onde ela veio.
No entanto, de acordo com a nova hipótese, a resposta a essa pergunta estava literalmente diante de nossos narizes. De acordo com essa hipótese, a energia escura é absolutamente comum quando vista do ponto de vista de uma das leis fundamentais do universo, que muitas vezes esquecemos quando consideramos esta questão. Esta lei fundamental é a lei da conservação de energia. Eles falam sobre ele no colégio. Em palavras simples, ele diz o seguinte: a energia não pode simplesmente ser criada ou destruída, não pode simplesmente desaparecer. A única coisa que pode fazer é fluir de um estado para outro ou passar de um corpo para outro. A maior parte de nossa física fundamental é baseada nesta lei.
Um novo estudo feito por uma equipe de físicos de diferentes instituições sugere que mesmo se uma sutil perda de energia ocorresse durante os primeiros dias do universo, isso poderia explicar a natureza da energia escura de que muitos cientistas estão falando hoje. Os autores do estudo acrescentam que, é bem possível que esse vazamento, embora violasse uma lei fundamental, o violasse de forma tão insignificante que no final ninguém teria percebido.
A hipótese é bastante ousada, deve-se notar. Mas aqui é interessante entender o que exatamente levou os pesquisadores a tal hipótese. Para entender a questão da energia escura e tentar explicá-la, você precisa voltar a 1917, o ano em que Einstein estava tentando entender por que o universo é estático e não tende a encolher ou expandir. Naquela época, essa teoria era muito popular.
Para explicar a ausência de um laço gravitacional, Einstein sugeriu que deve haver algo no universo que poderia criar resistência à gravidade em uma escala universal. É assim que a constante cosmológica apareceu. No entanto, ele abandonou essa ideia em 1929, quando o astrônomo Edwin Hubble viu pela primeira vez os sinais de um universo em expansão, que ele anotou em seus cálculos. No início dos anos 90 do século passado, os cientistas provaram que o Universo está se expandindo com aceleração, e a constante de Einstein voltou a ser relevante. Os astrofísicos passaram a acreditar que essa constante, da qual Einstein falava em suas obras há várias décadas, na verdade, sempre foi o que hoje chamamos de energia escura.
Então o que é isso, energia escura? De uma forma geral, é considerada uma constante cosmológica, densidade de energia imutável que surge e preenche uniformemente o espaço do Universo. Sabemos pela mecânica quântica que, na verdade, o espaço vazio nunca está vazio - ele está cheio de partículas quânticas e da energia que aparece sob a influência do aparecimento e desaparecimento dessas partículas. E algumas dessas partículas podem ter poder repulsivo - aquela energia muito escura.
Talvez o ponto mais controverso seja que o volume previsto de energia escura emergente no âmbito desse processo deve ser maior do que o indicador apresentado atualmente, levando em consideração a observação da expansão do Universo - até 120 ordens de magnitude a mais, para ser mais preciso. Isso pode indicar que medimos este volume incorretamente ou não entendemos de onde exatamente se origina a energia escura.
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Novas pesquisas sugerem que este último é o cenário mais provável, e uma nova hipótese é apresentada nesta ocasião. E se, no início de seu surgimento, o universo experimentasse algum vazamento de energia e essa perda estabelecesse o ritmo para o surgimento da energia escura?
“Em nosso modelo, a energia escura é representada por algo que pode indicar a quantidade de energia e o momento que se perdeu em toda a história do universo”, diz um dos pesquisadores, Alejandro Perez.
No centro dessa nova hipótese está um modelo alternativo da relatividade geral, ao qual Einstein chegou na década de 1910. É chamado de modelo de gravidade unimodular. Segundo ela, a energia não precisa ser conservada. Ao mesmo tempo, os pesquisadores afirmam que, ao aplicar o modelo da gravidade unimodular nos cálculos, o valor da constante cosmológica é idealmente correlacionado com as observações segundo as quais nosso universo está se expandindo com aceleração.
Também é importante observar que este modelo não contradiz necessariamente fortemente nosso entendimento atual do universo. Embora o desaparecimento da energia no início do Universo afete a mudança nos valores dos volumes de energia escura, não afetará mais nada, ou pelo menos não será perceptível em nossos experimentos modernos.
“A energia da substância que compõe a matéria pode ser transferida para o campo gravitacional, e essa 'perda de energia' atuará como uma constante cosmológica - não se diluirá posteriormente com a expansão do universo”, diz Thibault Josse, outro integrante da equipe de pesquisa.
“Com isso em mente, a perda ou criação de energia no passado distante pode ter consequências graves hoje e em um nível completamente diferente e em uma escala maior.”
Aqui, no entanto, surge a pergunta: se o desaparecimento da energia não tem nenhum efeito no Universo, a não ser alterar o valor da própria energia mais escura, então como pode a correção ou incorreção desta hipótese ser verificada? Este é o principal problema.
“Nossa proposta é muito geral, e qualquer mudança na lei de conservação da energia provavelmente contribuirá para a eficiência da constante cosmológica. Por exemplo, isso poderia colocar novas restrições em modelos fenomenológicos fora da mecânica quântica”, diz Josse.
“Por outro lado, a evidência direta de que a energia escura é alimentada por energia comum que muda seu estado parece além da realidade, uma vez que já temos o valor do termo lambda (é também uma constante cosmológica), e, além disso, somos limitados apenas a última vez de sua evolução (energia escura)”.
Em geral, essa hipótese parece ser o que é até agora, uma hipótese que ainda não foi testada. No entanto, os físicos dizem que querem investigá-lo com mais detalhes para probabilidades no futuro.
“Não há dúvida de qualquer certeza. Mas essa nova ideia parece pelo menos interessante e, portanto, merece atenção”, diz Lee Smolin, físico teórico do Instituto Canadense de Física Teórica de Waterloo, que não esteve envolvido no estudo.
NIKOLAY KHIZHNYAK
