Quando Hubert Reeves concluiu a sua tese em astrofísica nuclear no final da década de 1950, o modelo cosmológico padrão (a maioria dos cosmólogos então alinhou-se atrás de Fred Hoyle que, em 1948, com Hermann Bondi e Thomas Gold, propôs o agora extinto modelo cosmológico estacionário) era o de um Universo infinito em constante expansão por toda a eternidade. Neste modelo, o efeito da diluição do material, na forma de um gás de galáxiasfoi compensado por uma criação contínua de matéria, um gás deátomos condensação de luz para dar estrelas e galáxias que evoluíram para elementos pesados por nucleossíntese estelar.
Mas em 1965 tudo mudou com a descoberta de radiação fóssilcravando o último prego no caixão do modelo cosmológico anterior já moribundo após a descoberta dos quasares e validando a teoria do Big Bang de Lemaître, Gamow e Alpher. O modelo cosmológico que o sucedeu previu uma cosmos cujo velocidade expansão do espaço foi diminuindo desde o Big Bang. Foi, portanto, uma nova surpresa quando, no final da década de 1990, duas equipes deastrônomos – usando supernovas SN Ia – descobriu de forma independente que durante cerca de 7 mil milhões de anos a desaceleração mudou para expansão acelerada.
Para dar conta disso, foi necessário reintroduzir no equações deEinstein – de sua teoria relativística da gravitação – uma constante físico notícias que poderiam ser interpretadas como uma densidade deenergia exótico levando a um força gravitacional paradoxalmente repulsivo : o famoso constante cosmológica de Einstein, que ele mesmo introduziu em 1917 no primeiro modelo cosmológico relativista derivado do relatividade geral.
Mas hoje, há vários anos, acumulam-se indícios que sugerem que esta constante não é de facto constante e que pode variar ao longo do tempo, de acordo com certas teorias já postuladas para uma nova física e que podem explicar esta constante que se comporta como uma misteriosa energia escura, também chamada escura (Energia escura, Em inglês).
Apresentação de Françoise Combes do seu curso 2016-2017: “ Modelos de energia escura e universo “. O cosmólogo e astrofísico explica o problema da energia escura, suas possíveis soluções e os programas de observação planejados para resolver o enigma de sua natureza. © Collège de France
Supernovas, radiação fóssil e BAO, ferramentas para estudar a energia escura
Lembre-se que as supernovas SN Ia são explosões de anãs brancasessas estrelas mortas podem conter o massa de Sol no volume da Terra. Estas explosões são muito brilhantes, portanto visíveis a milhares de milhões de quilómetros de distância.anos-luz e com pouca potência variável, o que as torna velas de referência, como o astrofísicos em seu jargão.
Isto permite estimar as distâncias das galáxias onde ocorreram, por vezes há milhares de milhões de anos. A ideia é que quanto mais longe estão, menos brilhantes parecem. Medindo também a sua mudança espectral, podemos deduzir o valor e a possível evolução da velocidade de expansão do Cosmos.
Obtemos também um valor denominado constante de Hubble-Lemaître, que nos permite relacionar o deslocamento espectral de uma galáxia distante com a sua distância do Via Láctea e uma estimativa do valor e comportamento da constante cosmológica.
Estimativas independentes de SN Ia para estas constantes também são fornecidas pelo estudo da radiação fóssil – a luz observável mais antiga no cosmos emitida aproximadamente 380.000 anos após o Big Bang – e pelo estudo de grandes estruturas que reúnem galáxias e aglomerado de galáxias e que ainda guardam vestígios deondas sonoras no plasma quente dos primeiros segundos do Big Bang – que os astrofísicos chamam em seu jargão de ondas acústicas bariônicas ou BAO (Bárion Oscilações Acústicas).
No entanto, durante vários anos, houve um desacordo que levou ao debate entre os valores de Constante de Hubble-Lemaître deduziu do estudo da radiação fóssil e do estudo das supernovas, a tal ponto que podemos considerar precisamente para eliminar esta discordância um caráter dinâmico para a energia escura. Um novo artigo, publicado em Avisos mensais da Royal Astronomical Society e uma versão gratuita está disponível em arXiv, acaba de trazer uma nova peça para este debate.
Num comunicado de imprensa do Sociedade Astronômica Realnas palavras de Young-Wook Lee, da Universidade Yonsei, na Coreia do Sul, principal autor do artigo publicado: “ O nosso estudo mostra que o Universo já entrou numa fase de expansão lenta na era atual e que a energia escura está a evoluir muito mais rapidamente do que se pensava anteriormente. Se estes resultados forem confirmados, isso marcaria uma grande mudança de paradigma na cosmologia desde a descoberta da energia escura, há 27 anos. »
“ O universo sombrio nos reserva novas surpresas? », com a cosmóloga e física francesa Nathalie Palanque-Delabrouille, membro da Academia de Ciências e membro do Laboratório Nacional Lawrence-Berkeley (Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA). Uma conferência organizada em 14 de novembro de 2024 pela seção local Paris-Sud da Société Française de Physique que ainda é útil para a compreensão dos resultados de 2025 relativos ao Desi. © Sociedade Física Francesa
Supernovas que evoluem como galáxias
Mas como pode a equipa de astrónomos coreanos da Universidade Yonsei sugerir agora esta hipótese?
Como foi dito, as anãs brancas foram escolhidas para sondar o profundo e antigo Universo porque supostamente explodem com uma brilho constante e, portanto, servem como padrões de medição, ou como velas padrão como eles dizem. Mas estudos independentes sugerem que este não é o caso, neste caso que tal como as galáxias evoluem quimicamente, as anãs brancas não se formam de forma idêntica dependendo das idades das galáxias, ou seja, mais precisamente que a sua luminosidade intrínseca quando explodem com reações termonucleares em supernovas varia de acordo com a idade das estrelas-mãe. As supernovas de populações estelares jovens parecem sistematicamente mais fracas, enquanto as de populações mais velhas parecem mais brilhantes.
Existe portanto um enviesamento que não nos permite considerar, sem ter em conta a idade destas estrelas, a verdadeira luminosidade das supernovas SN Ia e, portanto, todas as conclusões que delas se podem tirar.
Os investigadores explicam que já, se combinarmos os dados do estudo da radiação fóssil com os dados mais recentes dos estudos da BAO, combinando-os também com os dados das supernovas mais recentes, mas sem levar em conta esse preconceitochegamos à conclusão de que a expansão do cosmos observável desaceleraria no futuro.
Mas agora chegamos a um resultado muito mais espetacular ao levarmos em conta também nas combinações anteriores o viés do SN Ia que parece existir. A desaceleração já estaria em curso e a significância estatística desta afirmação ultrapassaria os 9 sigmas, segundo o jargão habitual dos testes estatísticos nas ciências naturais! Lembre-se de que geralmente consideramos que uma descoberta é mais provável quando ultrapassamos 5 sigmas. Este já é o caso da correlação entre a idade das galáxias e das estrelas progenitoras de SN Ia e a tendência na sua luminosidade.
Ainda podemos apostar que ainda teremos que manter a cabeça fria e esperar por novos dados mais precisos sobre supernovas que o satélite Euclid e o Observatório Vera C. Rubin nos fornecerão nos próximos anos.
Se a evoluçãoenergia escura for confirmada, teremos também que tentar determinar que física é responsável por isso e que destino para o Universo resulta disso. Na verdade, poderemos estar a caminhar para um Big Crunch dentro de algumas dezenas de milhares de milhões de anos, seguido por um novo Big Bang.
Várias das teorias quânticas da gravitação propostas também são teorias da unificação de forças e matéria. Eles introduzem novos campos quânticos que se comportam como os chamados campos escalares, que lembram aquele que está por trás da existência do famoso bóson de Brout-Englert-Higgs. É possível introduzir um campo escalar variável no tempo denominado campo de quintessência, uma piscadelaolho evidente no quinto elemento da filosofia daAristóteles. É a sua densidade energética, portanto variável, que substituiria a energia escura.