Um dos conceitos mais enigmáticos da ciência – A ‘energia negra’ – poderá na verdade não existir, de acordo com investigadores que propõem uma outra tese para explicar a expansão do universo.

Nos últimos 100 anos, os físicos geralmente assumiram que o cosmos está a crescer equitativamente em todas as direcções, empregando o conceito de energia negra para explicar aquilo que a ciência não conseguia entender, mas a controversa teoria sempre teve os seus problemas, até porque se tratava de uma força não observável pelos tecnologias de detecção que temos ao nosso dispor.

Mas um paper publicado a 19 de Dezembro por uma equipa de físicos e astrónomos da Universidade de Canterbury em Christchurch, Nova Zelândia, está a desafiar o estabelecimento científico, usando uma análise aprimorada de curvas de luz de supernovas para mostrar que o universo está a expandir-se a velocidades variáveis, conforme a densidade da matéria presente em cada região cósmica.

As novas evidências suportam o modelo “Timescape” de expansão cósmica, que não precisa de energia negra, porque as diferenças no alongamento da luz não são o resultado de um universo em aceleração constante e uniforme, mas, em vez disso, uma consequência de como calibramos o tempo e a distância.

O estudo leva em consideração as conclusões da Teoria da Relatividade de que a gravidade altera o tecido do espaço-tempo, pelo que um relógio ideal no espaço vazio avança mais rapidamente do que no interior de uma galáxia.

O modelo sugere que um relógio na Via Láctea seria cerca de 35% mais lento que outro colocado numa posição média em grandes vazios cósmicos, o que significa que biliões de anos mais teriam passado nessas áreas em que a gravidade não exerce a sua influência. Por sua vez, isso permitiria uma mais acelerada expansão do espaço, sendo que essa expansão localizada não corresponde a toda a geografia do universo.

O professor David Wiltshire, que liderou o estudo, afirmou:

“As nossas descobertas mostram que não precisamos de energia negra para explicar por que o universo parece expandir-se a uma taxa de aceleração. A energia negra é uma identificação incorrecta de variações na energia cinética da expansão, que não é uniforme num universo tão irregular quanto o que realmente vivemos. O estudo fornece evidências convincentes que podem resolver algumas das principais questões em torno das peculiaridades de nosso cosmos em expansão. Com novos dados, o maior mistério do universo pode ser resolvido até o final da década”.

O paper foi publicado no jornal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Até aqui, pensava-se que a energia negra seria uma força anti-gravítica que actuava independentemente da matéria e compunha cerca de dois terços da densidade de energia e massa do universo. O modelo padrão do Lambda Cold Dark Matter (λCDM) do universo requer energia negra para explicar a aceleração observada na expansão do cosmos.

Os cientistas  neozelandeses baseiam as conclusões do seu estudo nas medições das distâncias às explosões de supernovas em galáxias distantes, que parecem estar mais distantes do que deveriam se a expansão do universo não estivesse em aceleração.

Por outro lado, as evidências na radiação cósmica de fundo, libertada pouco depois do Big Bang, mostram que a expansão do universo inicial está em desacordo com a expansão actual, uma anomalia conhecida como “tensão hubble”.

Além disso, a análise recente de novos dados de alta precisão pelo instrumento espectroscópico de energia negra (DESI) descobriu que o modelo λCDM não se encaixa tão bem quanto modelos nos quais a energia negra “evolui” ao longo do tempo, em vez de permanecer constante.

Tanto a tensão Hubble quanto as surpresas reveladas pelo DESI são difíceis de resolver em modelos que usam a Lei de Expansão Cósmica simplificada ou a equação de Friedmann, que já tem cerca de 100 anos.

A lei pressupõe que, em média, o universo se expande uniformemente – como se não tivesse estruturas complexas. No entanto, o universo actual contém uma complexa rede cósmica de aglomerados de galáxias ligadas por filamentos que as conectam por entre vastos vazios.

O professor Wiltshire acrescentou:

“Temos agora no século XXI tantos dados que podemos finalmente responder à pergunta – como e por que uma simples lei média de expansão emerge da complexidade? Uma simples lei de expansão consistente com a relatividade geral de Einstein não precisa de obedecer à equação de Friedmann”.

Os investigadores acreditam que os telescópios espaciais Euclid, da Agência Espacial Europeia, e Nacy Grace Roman, da NASA, terão a capacidade de testar a tese “Timescape” que agora propõem e distingui-la da equação de Friedmann. No entanto, isso exigirá pelo menos 1.000 observações independentes de supernovas.

Quando o modelo proposto foi testado pela última vez em 2017, a análise sugeriu que era apenas um ajuste um pouco melhor do que o λCDM como uma explicação para a expansão cósmica, de modo que a equipa de Christchurch trabalhou em estreita colaboração com a equipa de Panntheon+, que produziu minuciosamente um catálogo de 1,535 Supernovas.

Os cientistas envolvidos no estudo afirmam que os novos dados fornecem “evidências muito fortes” para a sua tese, que também pode apontar para uma resolução convincente da “tensão Hubble” e de outras anomalias relacionadas com a expansão do universo.