Universo pode parar de se expandir “muito brevemente” — e entrar numa nova era

Após quase 13,8 mil milhões de anos de expansão ininterrupta, o Universo pode parar em breve, para depois começar a contrair lentamente.

De acordo com um novo estudo, publicado a 5 de abril na Proceedings of the National Academy of Sciences, o Universo pode parar de se expandir.

Três cientistas tentam modelar a natureza da energia negra — uma força misteriosa que parece estar a provocar uma expansão cada vez mais rápida do universo — com base em observações passadas da expansão cósmica.

No modelo da equipa de investigação, a energia negra não é uma força constante da natureza, mas sim uma entidade chamada quintessência, que pode desintegrar-se com o passar do tempo, segundo noticia a Live Science.

Os investigadores descobriram que, embora a expansão do Universo tenha vindo a acelerar durante milhares de milhões de anos, a força repelente da energia negra pode estar a enfraquecer.

De acordo com o seu modelo, a aceleração do Universo poderia terminar rapidamente nos próximos 65 milhões de anos — em 100 milhões de anos, o Universo pode parar de se expandir completamente.

Depois, passaria a uma era de contração lenta, que terminaria daqui a milhares de milhões de anos com a morte — ou talvez o renascimento — do tempo e do espaço.

Tudo isto pode acontecer “muito brevemente”, de acordo com Paul Steinhardt, co-autor do estudo e Diretor do Centro de Ciência Teórica de Princeton, da Universidade de Princeton, em Nova Jersey.

“Voltando atrás no tempo 65 milhões de anos, o asteroide Chicxulub atingiu a Terra e eliminou os dinossauros”, sublinhou Steinhardt. “A uma escala cósmica, 65 milhões de anos é notavelmente curto”.

Nada sobre esta teoria é controverso ou pouco plausível, notou Gary Hinshaw, professor de física e astronomia da Universidade de British Columbia.

No entanto, o modelo depende apenas de observações antigas da expansão. A natureza da energia negra no universo é um mistério e as previsões deste estudo são atualmente impossíveis de testar.

Por enquanto, podem continuar a ser apenas teorias.

Desde os anos 90, os cientistas têm chegado à conclusão que a expansão do universo está a acelerar. O espaço entre galáxias está a aumentar mais rapidamente agora do que há milhares de milhões de anos atrás.

Os investigadores chamaram energia negra a esta misteriosa fonte de aceleração. É uma entidade invisível que parece funcionar ao contrário da gravidade, empurrando os objetos mais maciços do Universo para mais longe, em vez de os juntar.

Embora a energia negra represente aproximadamente 70% do total da energia do universo, as suas propriedades permanecem um mistério total.

Numa teoria introduzida por Albert Einstein, a energia escura é uma constante cosmológica — uma forma imutável de energia que é tecida no espaço-tempo.

Se for esse o caso, e a força exercida pela energia escura nunca mudar, então o Universo deve continuar a expandir-se (e a acelerar) para sempre.

No entanto, uma teoria concorrente sugere que a energia escura não precisa de ser constante para se adaptar à expansão cósmica observada no passado.

Pelo contrário, a energia escura pode ser algo chamado quintessência — um campo dinâmico que muda com o tempo.

Ao contrário da constante cosmológica, a quintessência pode ser repulsiva ou atraente, dependendo da relação da sua energia cinética e potencial, num dado momento. Durante os últimos 14 milhares de milhões de anos, a quintessência foi repulsiva.

Durante a maior parte desse período, no entanto, contribuiu de forma insignificante, comparativamente à radiação e à matéria, na expansão do universo.

Isso mudou há cerca de cinco mil milhões de anos, quando a quintessência se tornou a componente dominante e o seu efeito de repulsão gravitacional fez com que a expansão do universo acelerasse.

“A questão que levantamos neste estudo é: ‘Esta aceleração tem de durar para sempre?'”, questiona Steinhardt. “E se não, quais são as alternativas, e quando é que as coisas poderão mudar?”

No seu estudo, Steinhardt e outros investigadores como Anna Ijjas, da Universidade de Nova Iorque, e Cosmin Andrei, de Princeton, previram como as propriedades da quintessência poderiam mudar nos próximos vários milhares de milhões de anos.

Para tal, a equipa criou um modelo físico de quintessência, mostrando o seu poder repelente e atrativo ao longo do tempo, para se adaptar às observações do passado sobre a expansão do universo.

Assim que o modelo da equipa foi capaz de reproduzir de forma fiável a história da expansão do universo, alargaram as suas previsões para o futuro.

“Para surpresa dos investigadores, a energia negra do modelo pode decair com o tempo”, sublinhou Hinshaw.

“A sua força pode enfraquecer. E se o fizer de uma certa forma, então eventualmente a propriedade antigravitacional da energia negra desaparece e volta a transitar para algo que se parece mais com a matéria vulgar”, explica ainda.

De acordo com o modelo criado, a força repelente da energia negra pode estar no meio de um rápido declínio, que começou há milhares de milhões de anos.

Neste cenário, a expansão acelerada do universo já hoje está a abrandar. Em breve, talvez dentro de cerca de 65 milhões de anos, essa aceleração poderá parar por completo — depois, dentro de 100 milhões de anos, a energia negra poderá tornar-se atrativa, fazendo com que todo o Universo comece a contrair-se.

Por outras palavras, após quase 14 mil milhões de anos de crescimento, o Espaço pode mesmo começar a encolher.

“Este seria um tipo especial de contração ao qual chamamos contração lenta”, notou Steinhardt. “Em vez de se expandir, o Espaço contrai-se muito lentamente”.

Inicialmente, a contração do Universo seria tão lenta que qualquer humano hipotético ainda vivo na Terra não notaria sequer uma mudança, esclareceu o investigador.

Segundo o modelo da equipa, seriam necessários alguns milhares de milhões de anos de lenta contração, para que o Universo atingisse cerca de metade do tamanho que tem hoje.

O Fim do Universo

Uma de duas coisas pode acontecer, realça Steinhardt. Ou o Universo se contrai até cair em si mesmo numa grande “crise”, terminando o espaço-tempo como o conhecemos — ou, o universo contrai-se apenas o suficiente para regressar a um estado semelhante às suas condições originais, e outro Big Bang ocorre, criando um novo Universo a partir das cinzas do antigo.

Nesse segundo cenário, o Universo segue um padrão cíclico de expansão e contração, mutilações e ressaltos, que constantemente se desmoronam e o refazem.

Se isso for verdade, então o nosso Universo pode não ser o primeiro ou único, mas apenas o seguinte de uma série infinita de universos que se expandiram e contraíram antes do nosso. E tudo depende da natureza mutável da energia negra.

Quão plausível é tudo isto? Hinshaw acredita que a interpretação da quintessência no estudo é uma “suposição perfeitamente razoável para o que é a energia negra”.

Todas as nossas observações de expansão cósmica provêm de objetos que estão a milhões ou milhares de milhões de anos-luz da Terra, ou seja, os dados atuais só podem informar os cientistas sobre o passado do Universo, e não sobre o seu presente ou futuro, acrescentou Hinshaw.

Assim, o Universo pode muito bem estar a transformar-se numa cratera, e não teríamos forma de saber até muito depois do início da fase de contração.

“Penso que se resume realmente ao quão convincente é esta teoria e, mais importante ainda, quão “testável” pode ser”, questiona Hinshaw.

Infelizmente, não há uma boa maneira de testar se a quintessência é real, ou se a expansão cósmica começou a abrandar, admitiu Steinhardt.

Por enquanto, é apenas uma questão de adequar a teoria às observações do passado e, se um futuro de crescimento sem fim ou de rápida decadência aguarda o nosso Universo, só o tempo o dirá.