Universo pode terminar em uma “grande crise”, sugerem novos dados de energia escura

Henry Tye, Horace White Professor Emérito de Física na Faculdade de Artes e Ciências, chegou a esta conclusão atualizando um modelo de longa data construído em torno da “constante cosmológica”. Este conceito foi introduzido pela primeira vez há mais de um século por Albert Einstein e tem sido central nas previsões modernas sobre como o universo irá evoluir.

“Nos últimos 20 anos, as pessoas acreditaram que a constante cosmológica é positiva e que o universo se expandirá para sempre”, disse Tye. “Os novos dados parecem indicar que a constante cosmológica é negativa e que o Universo terminará numa grande crise.”

Tye é o autor correspondente de “The Lifespan of our Universe”, publicado no Jornal de Cosmologia e Física de Astropartículas.

Big Crunch versus expansão infinita

O universo tem atualmente 13,8 bilhões de anos e ainda está em expansão. A cosmologia padrão descreve duas possibilidades simples. Se a constante cosmológica for positiva, a expansão continua indefinidamente. Se for negativo, o universo acabaria por parar de crescer, atingir um tamanho máximo e depois inverter a direção, contraindo-se até que tudo colapsasse até zero.

O modelo atualizado de Tye apoia o segundo resultado.

“Esta grande crise define o fim do universo”, escreveu Tye. Com base nos seus cálculos, esse colapso ocorreria dentro de cerca de 20 mil milhões de anos.

Dados de energia escura do DES e DESI

As principais evidências vêm de novas descobertas divulgadas este ano pelo Dark Energy Survey (DES) no Chile e pelo Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) no Arizona. Tye observou que os resultados destes dois observatórios, localizados em hemisférios opostos, concordam estreitamente entre si.

Ambos os projetos visam compreender melhor a energia escura, que representa cerca de 68% da massa e energia do universo. O seu objetivo é testar se a energia escura é simplesmente uma propriedade constante do próprio espaço. Em vez disso, os dados sugerem que a situação pode ser mais complexa. O universo não parece ser governado apenas por uma constante cosmológica pura. Algo adicional pode estar influenciando o comportamento da energia escura.

Para explicar isso, Tye e seus colaboradores propuseram uma partícula hipotética com massa extremamente baixa. No início da história cósmica, esta partícula teria agido como uma constante cosmológica, mas com o tempo os seus efeitos teriam mudado. Este ajuste ajusta-se às últimas observações e empurra a constante cosmológica subjacente para território negativo.

“As pessoas já disseram que se a constante cosmológica for negativa, o universo acabará por entrar em colapso. Isso não é novidade”, disse Tye. “No entanto, aqui o modelo informa quando o universo entra em colapso e como ele entra em colapso.”

Observações contínuas e testes futuros

Mais dados estão a caminho. Centenas de investigadores estão a estudar milhões de galáxias e a medir as distâncias entre elas para refinar as estimativas da energia escura. O DESI continuará a recolher observações por mais um ano. Projetos adicionais já estão contribuindo ou se preparando para começar, incluindo o Zwicky Transient Facility em San Diego; o telescópio espacial europeu Euclides; A missão SPHEREx recentemente lançada pela NASA; e o Observatório Vera C. Rubin (em homenagem a Vera Rubin, MS ’51).

Compreendendo o começo e o fim

Tye diz que é encorajador que os cientistas possam tentar calcular a vida útil total do universo em termos mensuráveis. Identificar tanto o ponto de partida como a eventual conclusão ajuda os cosmólogos a compreender melhor a história completa da história cósmica.

“Para qualquer vida, você quer saber como a vida começa e como a vida termina – os pontos finais”, disse ele. “Para o nosso universo, também é interessante saber se ele teve um começo? Na década de 1960, aprendemos que ele teve um começo. Então a próxima pergunta é: ‘Será que ele tem um fim?’ Por muitos anos, muitas pessoas pensaram que isso duraria para sempre. É bom saber que, se os dados se confirmarem, o universo terá um fim.”

Os co-autores de Tye são seus ex-alunos de doutorado da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong, Hoang Nhan Luu e Yu-Cheng Qiu.