Um artigo potencialmente polêmico, publicado este mês na revista Classical and Quantum Gravity, propõe que a expansão do Universo pode ser apenas uma ilusão. A nova abordagem também sugere soluções para os enigmas da energia escura e da matéria escura, que representam 95% da composição do cosmos – e que ninguém sabe o que realmente são.

Liderado pelo cientista Lucas Lombriser, professor de física teórica da Universidade de Genebra, na Suíça, o estudo pode revolucionar os conceitos astrofísicos mais aceitos sobre a evolução do Universo.

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Para quem tem pressa:

  • Em 1929, Edwin Hubble descobriu a expansão do Universo;
  • Décadas mais tarde, o astrônomo virou nome de um dos mais famosos telescópios espaciais da NASA;
  • Ao longo dos anos, estudos vêm comprovando a teoria, considerando o conceito de “desvio para o vermelho” como indicador do fenômeno;
  • Estudos recentes apontam para uma aceleração na expansão do Universo;
  • Uma nova abordagem, no entanto, é mais radical: isso não existe, é apenas uma ilusão.
Os astrônomos usam a luz de estrelas distantes, como a Nebulosa Hélice vista acima, para medir a expansão aparente do Universo. Novas pesquisas sugerem que pode haver mais na imagem do que estamos vendo. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SSC

Teoria da expansão do Universo

Os primeiros indícios de uma possível expansão do Universo só foram possíveis graças às descobertas do astrônomo norte-americano Edwin Hubble (que foi posteriormente homenageado com seu nome em um dos mais famosos telescópios espaciais da NASA).

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E isso vem sendo comprovado por diversos estudos, que consideram o chamado “redshift” (desvio para o vermelho) como indicador dessa expansão. Esse desvio trata-se do alongamento do comprimento de onda da luz em direção ao extremo mais vermelho do espectro à medida que o objeto que a emite se afasta da Terra. 

Galáxias distantes têm um desvio para o vermelho maior do que aquelas mais próximas daqui, o que significa que essas galáxias estão se movendo para cada vez mais longe do nosso planeta.

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Mais recentemente, pesquisadores encontraram evidências de que a expansão do Universo não é fixa, mas, na verdade, está acelerando cada vez mais. Essa expansão acelerada é capturada por um termo conhecido como constante cosmológica, ou lambda.

A constante cosmológica tem sido uma dor de cabeça para os cosmólogos porque as previsões de seu valor feitas pela física de partículas diferem das observações reais em 120 ordens de magnitude. Dessa forma, a lambda acabou descrita como “a pior previsão da história da física”.

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O primeiro a considerar a expansão do Universo foi o astrônomo norte-americano Edwin Powell Hubble. Crédito: Encyclopedia Britannica

Os cosmólogos muitas vezes tentam resolver a discrepância entre os valores propondo novas partículas ou forças físicas. Lombriser, no entanto, é mais radical em sua tese, buscando enxergar as coisas de forma completamente diferente.

“Neste trabalho, colocamos um novo par de óculos para olhar para o cosmos e seus quebra-cabeças não resolvidos, realizando uma transformação matemática das leis físicas que o regem”, disse o pesquisador em entrevista ao site Live Science.

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O que o novo estudo propõe

Na interpretação matemática de Lombriser, o Universo não está em expansão, mas é plano e estático, como Einstein acreditava. Os efeitos que observamos que apontam para a expansão são explicados pela evolução das massas de partículas – como prótons e elétrons – ao longo do tempo.

Nesse cenário, essas partículas surgem de um campo que permeia o espaço-tempo. A constante cosmológica é definida pela massa do campo e, como esse campo flutua, as massas das partículas que ele dá origem também flutuam. 

A constante cosmológica ainda varia com o tempo, mas, neste modelo, essa variação é devida à mudança de massa de partículas ao longo do tempo, não à expansão do Universo.

Na nova proposta, essas flutuações de campo resultam em redshifts maiores para aglomerados de galáxias distantes do que os modelos cosmológicos tradicionais preveem. E assim, a constante cosmológica permanece fiel às previsões. “Fiquei surpreso que o problema da constante cosmológica simplesmente parece desaparecer nesta nova perspectiva sobre o cosmos”, disse Lombriser.

A nova estrutura também aborda outros problemas urgentes da cosmologia, como a natureza da matéria escura. Esse material invisível supera as partículas de matéria comum em uma proporção de 5 para 1, mas permanece misterioso porque não interage com a luz.

Lombriser sugeriu que as flutuações no campo também poderiam se comportar como um chamado campo de áxions – partículas hipotéticas que são um dos candidatos sugeridos para a matéria escura.

Essas flutuações também poderiam acabar com a energia escura, a força hipotética que estica o tecido do espaço e, assim, afasta as galáxias cada vez mais rápido. No novo modelo, o efeito da energia escura, segundo Lombriser, seria explicado por massas de partículas tomando um caminho evolutivo diferente em momentos posteriores do Universo.

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