Tudo o que pensamos saber sobre a forma do universo pode estar errado. Em vez de ser plano como um lençol, nosso universo pode ser curvado, como um balão enorme e inflado, de acordo com um novo estudo.
Esse é o resultado de um novo artigo publicado hoje (4 de novembro) na revista Nature Astronomy, que olha os dados do fundo cósmico de microondas (CMB), o eco tênue do Big Bang. Mas nem todos estão convencidos; as novas descobertas, baseadas em dados divulgados em 2018, contradizem tanto os anos de sabedoria convencional como outro estudo recente baseado nesse mesmo conjunto de dados CMB.
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Se o universo é curvo, de acordo com o novo artigo, ele curva suavemente. Essa curvatura lenta não é importante para nos movermos pelas nossas vidas, ou sistema solar, ou mesmo pela nossa galáxia. Mas viaje para além de tudo isso, fora da nossa vizinhança galáctica, muito para dentro da escuridão profunda, e eventualmente – movendo-se em linha recta – você vai dar a volta e acabar de volta exatamente onde você começou. Os cosmólogos chamam a esta ideia o “universo fechado”. Já existe há algum tempo, mas não se encaixa nas teorias existentes de como o universo funciona. Por isso, tem sido largamente rejeitada em favor de um “universo plano” que se estende sem limites em todas as direcções e não se enrola em si mesmo. Agora, uma anomalia nos dados da melhor medida de sempre da CMB oferece provas sólidas (mas não absolutamente conclusivas) de que o universo está fechado afinal, de acordo com os autores: A cosmóloga da Universidade de Manchester Eleonora Di Valentino, o cosmólogo da Universidade Sapienza de Roma Alessandro Melchiorri e o cosmólogo da Universidade Johns Hopkins Joseph Silk.
A diferença entre um universo fechado e aberto é um pouco como a diferença entre uma folha plana esticada e um balão inflado, disse Melchiorri ao Live Science. Em ambos os casos, a coisa toda está se expandindo. Quando a folha se expande, cada ponto se afasta de cada outro ponto em uma linha reta. Quando o balão é inflado, cada ponto da sua superfície se afasta mais de cada outro ponto, mas a curvatura do balão torna a geometria desse movimento mais complicada.
“Isto significa, por exemplo, que se você tem dois fótons e eles viajam em paralelo num universo fechado, eles se encontrarão”, disse Melchiorri.
Em um universo aberto e plano, os fótons, deixados sem perturbações, viajariam ao longo de seus cursos paralelos sem nunca interagir.
O modelo convencional de inflação do universo, disse Melchiorri, sugere que o universo deveria ser plano. Rebobine a expansão do espaço até o início, até os primeiros 0,00000000000000000000000000001 segundos depois do Big Bang, de acordo com esse modelo, e você verá um momento de incrível, exponencial expansão à medida que o espaço cresceu a partir daquele ponto infinitesimal em que ele começou. E a física daquele ponto de expansão super-rápida aponta para um universo plano. Essa é a primeira razão pela qual a maioria dos especialistas acredita que o universo é plano, disse ele. Se o universo não é plano, é preciso “afinar” a física desse mecanismo primordial para que tudo se encaixe – e refazer inúmeros outros cálculos no processo, disse Melchiorri.
Mas isso pode acabar sendo necessário, escreveram os autores no novo estudo.
Isso porque há uma anomalia no CMB. O CMB é a coisa mais antiga que vemos no Universo, feito de luz ambiente de microondas que sufoca todo o espaço quando se bloqueia as estrelas e galáxias e outras interferências. É uma das mais importantes fontes de dados sobre a história e o comportamento do Universo, porque é tão antigo e tão espalhado pelo espaço. E acontece, de acordo com os últimos dados, que há significativamente mais “lente gravitacional” do CMB do que o esperado – o que significa que a gravidade parece estar a dobrar as microondas do CMB mais do que a física existente pode explicar.
Os dados que a equipa está a utilizar provêm de um lançamento de 2018 da experiência Planck – uma experiência da Agência Espacial Europeia (ESA) para mapear o CMB com mais detalhe do que nunca. (Os novos dados serão publicados num próximo número da revista Astronomia & Astrofísica e estão agora disponíveis no website da ESA. Tanto Di Valentino como Melchiorri também fizeram parte desse esforço.)
Para explicar essa lente extra, a Colaboração Planck acaba de abordar uma variável extra, a que os cientistas chamam “A_lente”, ao modelo de formação do universo do grupo, “Isto é algo que se coloca à mão, tentando explicar o que se vê. Não há conexão com a física”, disse Melchiorri, significando que não há parâmetro A_lente na teoria da relatividade de Einstein. “O que descobrimos é que você pode explicar A_lente com um universo positivamente curvo, que é uma interpretação muito mais física que você pode explicar com relatividade geral”
Melchiorri apontou que a interpretação da sua equipe não é conclusiva. Segundo os cálculos do grupo, os dados do Planck apontam para um universo fechado com um desvio padrão de 3,5 sigma (uma medida estatística que significa cerca de 99,8% de confiança de que o resultado não é devido ao acaso). Isso é bem inferior ao padrão de 5 sigma que os físicos normalmente procuram antes de chamar uma idéia de confirmada.
Mas alguns cosmólogos disseram que havia ainda mais razões para serem céticos.
Andrei Linde, um cosmólogo da Universidade de Stanford, disse à Live Science que o artigo de Astronomia da Natureza falhou em levar em conta outro artigo importante, publicado na base de dados arXiv em 1 de outubro. (Esse artigo ainda não foi publicado em uma revista revisada por pares)
Naquele artigo, os cosmólogos da Universidade de Cambridge George Efstathiou e Steven Gratton, que também trabalharam na Colaboração Planck, olharam para um subconjunto de dados mais restrito do que o artigo de Astronomia da Natureza. A análise deles também apoiou um universo curvo, mas com muito menos confiança estatística que Di Valentino, Melchiorri e Silk encontraram olhando para um segmento maior dos dados do Planck. Entretanto, quando Efstathiou e Graton olharam os dados juntamente com dois outros conjuntos de dados existentes do universo inicial, eles descobriram que, no geral, as evidências apontavam para um universo plano.
Passado sobre o papel de Efstathiou e Gratton, Melchiorri elogiou o tratamento cuidadoso do trabalho. Mas ele disse que a análise da dupla se baseia em um segmento muito pequeno dos dados do Planck. E ele apontou que sua pesquisa é baseada em uma versão modificada (e, em teoria, melhorada) dos dados do Planck – não no conjunto de dados públicos que mais de 600 físicos tinham vetado.
Linde apontou essa reanálise como um sinal de que o trabalho de Efstathiou e Gratton foi baseado em métodos melhores.
Efstathiou pediu para não ser citado diretamente, mas apontou em um e-mail para a Live Science que se o universo fosse curvado, isso levantaria uma série de problemas – contradizendo aqueles outros conjuntos de dados do universo inicial e tornando as discrepâncias na taxa de expansão observada do universo muito pior. Gratton disse que concordava.
Melchiorri também concordou que o modelo do universo fechado levantaria uma série de problemas para a Física.
“Eu não quero dizer que acredito em um universo fechado”, disse ele. “Eu sou um pouco mais neutro. Eu diria, vamos esperar pelos dados e o que os novos dados vão dizer. O que eu acredito é que há uma discrepância agora, que temos que ter cuidado e tentar encontrar o que está produzindo essa discrepância”
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Publicação original em Live Science.
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