Físicos desvendam principal enigma cosmológico da década

Os cosmólogos e físicos do Instituto de Física Teórica da Academia das Ciências da Rússia avançaram a ideia que as divergências na velocidade de expansão do Universo, calculadas pelos clarões das supernovas e "eco" da Grande Explosão, podem ser explicadas pelo fato de a energia escura ser instável e gradualmente se transformar em matéria escura.

É o que diz um artigo divulgado na revista MNRAS. "Se Einstein tem razão a 100%, a energia escura é imutável e eterna. Mas se ele tem razão, por exemplo, em 99,99%? Há tanta energia escura na natureza que mesmo que uma pequena parte dela, durante os 14 bilhões de anos que passaram desde a Grande Explosão, se desfizesse em partículas elementares conhecidas, incluindo fotões, isso seria uma nova fonte colossal de energia, útil para a humanidade", contou Aleksei Starobinsky do Instituto da Física Teórica.

Expansão com aceleração
Ainda em 1929, o astrônomo famoso Edwin Hubble provou que o nosso Universo não está imóvel, mas gradualmente se expandindo por observação do movimento de galáxias distantes. Nos finais do século XX, ao monitorar as supernovas tipo I, os físicos descobriram que o Universo está se expandindo não a velocidade constante, mas com aceleração. A razão disso, como os cientistas acham hoje em dia, é a "energia escura", que é uma substância enigmática que atua sobre a matéria como uma espécie de antigravidade.

Em junho de 2016, o laureado do Prêmio Nobel, Adam Reiss, e seus colegas, que revelaram esse fenômeno, calcularam a velocidade exata atual da expansão do Universo usando as estrelas variáveis cefeídas nas galáxias vizinhas, podendo a distância até elas ser calculada com uma precisão ultra alta.

Esta precisão levou a um resultado inesperado: duas galáxias separadas pela distância de cerca de três milhões de anos-luz se afastam com a velocidade de 73 quilômetros por segundo. Tal número é bastante mais alto do que mostram os dados recebidos através dos telescópios WMAP e Planck – 69 quilômetros por segundo, e é impossível de explicar isso com ajuda do entendimento que temos sobre a natureza da energia escura e o mecanismo de nascimento do Universo.

Estas divergências fizeram com que os cientistas começassem pensando sobre as possíveis explicações da anomalia. Por um lado, é muito provável que as medições de Planck ou Riess e seus colegas são errôneas ou incompletas. Por outro lado, é bastante admissível que as propriedades da matéria escura ou energia escura mudaram notavelmente durante a vida do Universo, o que poderia mudar a velocidade da sua expansão.

O cenário mais simples e lógico de tais alterações, segundo supuseram Starobinsky e seus colegas, consiste do caráter instável da energia escura ou matéria escura. Ideias semelhantes já foram avançadas pelos cientistas soviéticos nos meados dos anos 30 do século XX, mas na época eles pensavam que as substâncias “escuras” deviam se decompor em formas de matéria visíveis.

Fim da eternidade cosmológica
Agora os cosmólogos russos acreditam que a decomposição das suas partículas leva à formação de novos componentes "escuros" do Universo. Nesse caso, a sua decomposição não é influenciada pelas condições externas, incluindo a velocidade atual da expansão do Universo, sua idade e outras caraterísticas, mas somente pelas propriedades internas da matéria e energia escuras, na sequência do que a velocidade da expansão do Universo, e suas outras características que dependem da correlação das suas partes na criação do Universo, vão mudar gradualmente.

Tais decomposições, segundo explica o físico, podem ocorrer de três maneiras – na sequência de um processo semelhante à destruição dos núcleos dos elementos instáveis "comuns", por transformação direta da energia escura em matéria escura e por transformação da energia escura em "radiação escura" – um fluxo de partículas leves e de uma espécie de fotões "escuros" que não interagem com a matéria visível.

"A análise mostrou que o segundo modelo permite explicar melhor do que os outros tanto os parâmetros cosmológicos existentes do Universo visível, como a sua evolução no passado. Daí que o tempo de meia-vida da energia escura via este canal é ao menos 17 vezes maior do que a idade do Universo. Ou seja, se a decomposição da energia escura em matéria escura realmente acontece, o processo é muito lento", assinalou Starobinsky.

Tal cenário descreve bem as divergências nas velocidades de expansão do Universo, que foram descobertas por Riess e sua equipe, e os dados semelhantes obtidos no âmbito do projeto BOSS, que visa encontrar vestígios da Grande Explosão na distribuição das galáxias pelo Universo.

Se estes dados se confirmarem no futuro próximo, será possível os considerar como confirmação do modelo de Starobinsky e seus colegas e como a primeira prova de que a matéria escura não é imutável e estável, conforme estabelece o modelo cosmológico padrão.

Fonte: Agência de Notícias Sputnik