68% do universo pode não existir

Pablo Carlos Budassi / Wikimedia

Conceito artístico do aspecto de todo o Universo conhecido / observável numa única imagem radial logarítmica, por Pablo Carlos Budassi

O modelo actual padrão que explica como o Universo começou e evoluiu, o Lambda Cold Dark Matter, diz que a matéria comum – o Homem, os planetas, as estrelas – representa apenas cerca de 5% da densidade do Universo, e a matéria escura mais 27%. Os restantes 68% serão energia escura.

No entanto, um novo estudo da Universidade Eötvös Loránd, na Hungria, e da Universidade do Havaí, nos EUA, questiona se a energia escura existe realmente, citando simulações de computador que explicam a estrutura mutável do cosmos sem necessidade de recorrer a essa misteriosa substância, que até hoje não conseguimos detectar.

A teoria geral da relatividade de Einstein, criada em 1915, constitui a base para a história da origem mais consensualmente aceite do Universo, que diz que o Big Bang iniciou a sua expansão há cerca de 13,8 mil milhões de anos atrás.

O problema é que as equações desta teoria são incrivelmente complicadas, pelo que os físicos tendem a simplificar partes delas, para as tornar um pouco mais fáceis de trabalhar. Quando os modelos são construídos a partir dessas versões simplificadas, pequenos buracos podem transformar-se em grandes discrepâncias.

“As equações de Einstein que descrevem a expansão do Universo são tão complexas matematicamente que durante cem anos não foram encontradas soluções para o efeito das estruturas cósmicas”, explica László Dobos, co-autor do estudo.

“Sabemos, por observações muito precisas de supernovas, que o Universo está a acelerar, mas ao mesmo tempo dependemos de aproximações grosseiras às equações, que podem introduzir efeitos colaterais sérios, como a necessidade de introduzir a “energia escura” nos modelos projectados para se ajustarem às observações”, disse.

Energia escura

A energia escura nunca foi directamente observada – foi apenas inferida através dos seus efeitos sobre outros objectos. As suas propriedades e existência ainda são puramente teóricas, apresentadas pela primeira vez na década de 1990, com base na observação de supernovas do tipo Ia.

Esta pesquisa foi instrumental na propagação da aceitação da ideia de que a energia escura é o motor que acelera a expansão do Universo, tendo dado aos físicos envolvidos no estudo, Saul Perlmutter, Brian Schmidt e Adam Riess, o Prémio Nobel de Física em 2011.

Mas outros estudos têm questionado a validade da conclusão. De acordo com o novo estudo, por exemplo, as discrepâncias que obrigaram à criação do conceito de energia escura poderiam ter surgido a partir das partes da teoria ignoradas por uma questão de simplicidade.

Os investigadores criaram uma simulação computacional, mais exacta do que cálculos humanos, de como o Universo se formou, com base na sua estrutura de larga escala.

Essa estrutura aparentemente adopta a forma de uma espécie de “espuma”, onde as galáxias são encontradas nas paredes finas de cada bolha, mas há grandes bolsas vazias no meio da “espuma”, essencialmente desprovidos de matéria – normal ou escura.

A simulação

A equipa simulou como a gravidade afectaria a matéria nessa estrutura e descobriu que, em vez de o Universo se expandir de uma forma uniforme, diferentes partes do Universo expandir-se-iam a velocidades diferentes.

Mais importante, porém, é que a taxa média global de expansão ainda é consistente com as nossas observações, e aponta para uma expansão acelerada. O resultado final é o que a equipa de investigadores chama de modelo Avera.

A animação acima mostra a expansão do Universo de acordo com o modelo Lambda-CDM da cosmologia tradicional, que inclui a energia escura (à esquerda), o modelo Avera, que considera a estrutura em “espuma” do Universo e dispensa a energia escura (ao centro), e o modelo original de Einstein-de Sitter, também sem energia escura (à direita).

“A teoria da relatividade geral é fundamental para entender o modo como o Universo evolui. Nós não questionamos a sua validade, mas a das soluções aproximadas“, comentou Dobos.

“Os nossos resultados baseiam-se numa conjectura matemática que permite a expansão diferencial do espaço, coerente com a relatividade geral, e mostram como a formação de estruturas complexas da matéria pode explicar a aceleração sem energia escura”, conclui o físico.

O estudo foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.