Caros Leitores;
(Imagem: © Shutterstock)
Astrônomos de todo o mundo estão um pouco
confusos porque parecem não concordar com a
rapidez com que o Universo está se expandindo .
Desde que nosso Universo
emergiu de uma explosão de uma minúscula partícula de densidade e gravidade
infinitas, ele tem crescido e também a uma taxa constante - a expansão do Universo
está ficando cada vez mais rápida.
Mas a rapidez com que
está se expandindo está em um debate vertiginoso. As medidas dessa taxa de
expansão de fontes próximas parecem estar em conflito com a mesma medida feita
em fontes distantes. Uma explicação possível é que, basicamente, algo
estranho está acontecendo no Universo, alterando a taxa de expansão.
E um teórico propôs que
uma partícula nova em folha surgiu e está alterando o destino futuro de todo o
nosso cosmos.
Hubble, Hubble, labuta e problemas
Os
astrônomos criaram várias maneiras inteligentes de medir o que chamam de
parâmetro Hubble, ou constante
Hubble (indicada para pessoas com vidas ocupadas como
H0). Esse número representa a
taxa de expansão do Universo hoje .
Uma maneira de medir a taxa de expansão hoje é olhar para
as supernovas próximas, a explosão de gás e poeira lançada pelas maiores
estrelas do Universo após a sua morte. Há um tipo específico de supernova
que possui um brilho muito específico, para que possamos comparar o quão
brilhante eles parecem com o brilho que sabemos que deveriam ser e calcular a
distância. Então, olhando a luz da galáxia hospedeira da supernova, os
astrofísicos também podem calcular a rapidez com que estão se afastando de nós. Juntando
todas as peças, podemos calcular a taxa de expansão do Universo.
Mas há mais no Universo do que estrelas
explosivas. Há também algo chamado fundo
cósmico de microondas , que
é a luz que resta logo após o
Big Bang , quando nosso Universo era um mero bebê, com apenas
380.000 anos de idade. Com missões como o satélite Planck encarregado de
mapear essa radiação remanescente, os cientistas têm mapas incrivelmente precisos
desse fundo, que podem ser usados para obter uma imagem muito precisa do
conteúdo do Universo. E a partir daí, podemos pegar esses ingredientes e
avançar o relógio com modelos de computador e poder dizer qual deve ser a taxa
de expansão hoje - assumindo que os ingredientes fundamentais do Universo não
mudaram desde então.
Essas duas estimativas discordam o suficiente para deixar
as pessoas um pouco preocupadas com a falta de algo.
Olhe para o lado sombrio
Talvez uma ou ambas as medidas estejam incorretas ou incompletas; muitos
cientistas de ambos os lados do debate estão jogando a quantidade adequada de
lama em seus oponentes. Mas se assumirmos que ambas as medidas são
precisas, precisamos de outra coisa para explicar as diferentes medidas. Como
uma medida vem do Universo primitivo e outra vem de tempos relativamente
recentes, o pensamento é que talvez algum novo ingrediente no cosmos esteja
alterando a taxa de expansão do universo de uma maneira que ainda não
capturamos em nosso Universo modelos.
E o que está dominando a expansão do Universo hoje é um fenômeno
misterioso que chamamos de energia
escura . É um nome incrível para algo que basicamente
não entendemos. Tudo o que sabemos é que a taxa de expansão do Universo
hoje está se acelerando, e chamamos a força que impulsiona essa aceleração de
"energia escura".
Em
nossas comparações entre o Universo jovem e o Universo atual, os físicos
assumem que a energia escura (seja ela qual for) é constante. Mas com essa
suposição, temos o presente desacordo, então talvez a energia escura esteja
mudando.
Eu acho que vale a pena tentar. Vamos supor que a energia escura
esteja mudando.
Os cientistas suspeitam que a energia escura tenha algo a ver com a
energia que está presa no vácuo do próprio espaço-tempo. Essa energia vem
de todos os "campos quânticos" que permeiam o Universo.
Na física quântica moderna, todo tipo de partícula está ligado ao seu
próprio campo particular. Esses campos percorrem todo o espaço-tempo e, às
vezes, alguns deles ficam realmente excitados em alguns lugares, tornando-se as
partículas que conhecemos e amamos - como elétrons, quarks e neutrinos. Então
todos os elétrons pertencem ao campo de elétrons, todos os neutrinos pertencem
ao campo de neutrinos, e assim por diante. A interação desses campos forma
a base fundamental para a nossa compreensão do mundo quântico.
E não importa para onde você vá no Universo, você não pode escapar dos
campos quânticos. Mesmo quando não estão vibrando o suficiente em um local
específico para formar uma partícula, eles ainda estão lá, mexendo e vibrando e
fazendo suas coisas quânticas normais. Portanto, esses campos quânticos
têm uma quantidade fundamental de energia associada a eles, mesmo no próprio
vazio.
Se quisermos usar a energia quântica exótica do vácuo do espaço-tempo
para explicar a energia escura, teremos problemas imediatamente. Quando
realizamos alguns cálculos muito simples e ingênuos de quanta energia existe no
vácuo devido a todos os campos quânticos, terminamos com um número que é cerca
de 120 ordens de magnitude mais forte do que o que observamos ser a energia
escura. Ops.
Por outro lado, quando tentamos alguns cálculos mais sofisticados,
acabamos com um número que é zero. O que também não concorda com a
quantidade medida de energia escura. Ops novamente.
Portanto, não importa o que aconteça, temos muita dificuldade em tentar
entender a energia escura através da linguagem da energia de vácuo do
espaço-tempo (a energia criada por esses campos quânticos). Mas se essas
medições da taxa de expansão forem precisas e a energia escura realmente
estiver mudando, isso poderá nos dar uma pista da natureza desses campos
quânticos. Especificamente, se a energia escura está mudando, isso
significa que os próprios campos quânticos mudaram.
Um novo inimigo aparece
Em um
artigo recente publicado online na revista de pré-impressão arXiv , o
físico teórico Massimo Cerdonio da Universidade de Padova calculou a quantidade
de mudança nos campos quânticos necessários para explicar a mudança na energia
escura.
Se houver um novo campo quântico responsável pela mudança na energia
escura, isso significa que há uma nova partícula no Universo.
E a quantidade de mudança na energia escura calculada por Cerdonio
requer um certo tipo de massa de partículas, que acaba sendo aproximadamente a
mesma massa de um novo tipo de partícula já previsto: o chamado axônio. Os
físicos inventaram essa partícula teórica para resolver alguns problemas com
nossa compreensão quântica da força
nuclear forte .
Presume-se que essa partícula tenha aparecido no Universo primitivo, mas
estava "oculta" em segundo plano, enquanto outras forças e partículas
controlavam a direção do Universo. E agora é a vez do axion ...
Mesmo assim, nunca detectamos um axion, mas se esses cálculos estiverem
corretos, isso significa que o axion está lá fora, preenchendo o universo e seu
campo quântico. Além disso, esse axônio hipotético já está se tornando
perceptível alterando a quantidade de energia escura no cosmos. Então,
mesmo que nunca tenhamos visto essa partícula em laboratório, ela já está
alterando nosso universo nas escalas mais altas.
Obrigado pela sua
visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro
da Society for Science andthePublic (SSP) e assinante de conteúdoscientíficos
da NASA (NationalAeronauticsand Space Administration) e ESA (European Space
Agency).
Participa do projeto S`CoolGroundObservation
(Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES
(CloudsandEarth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se
membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do
projeto The GlobeProgram / NASA GlobeCloud, um Programa de Ciência e Educação
Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este
projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado
pela NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail:
heliocabral@coseno.com.br
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