Pular para o conteúdo

A Energia Escura está comendo a Matéria Escura?

Por Hamish Johnston
Publicado na Physics World

Uma sugestão tentadora que a matéria escura pode estar mudando lentamente para a energia escura foi descoberta por uma equipe de cosmólogos no Reino Unido e Itália. Enquanto a natureza específica da interação que dirige a conversão não é conhecida, o processo poderia ser responsável pela desaceleração do crescimento das galáxias e outras estruturas em larga escala no Universo através dos últimos oito bilhões de anos. Se a conversão continuar no ritmo atual, o destino último do Universo como um lugar frio, escuro e vazio poderia vir mais cedo do que o esperado.

Uma vez que a aceleração da expansão do Universo foi descoberta em 1998, o melhor modelo da evolução do Universo envolve uma constante cosmológica (Λ) – que descreve a expansão acelerada – juntamente com a matéria escura fria (CDM, do inglês Cold Dark Matter). CDM compreende partículas que não interagem com a radiação eletromagnética e tem um período de vida extremamente longo, i.e, são estáveis e demoram muito pra decair em outras partículas. Essas partículas são responsáveis por cerca de 85% da matéria no Universo e, por conseguinte, as suas forças gravitacionais dominam a formação de estrutura em larga escala.

Enquanto o modelo ΛCDM é apoiado por muitas observações diferentes, diversas inconsistências vieram à luz recentemente. Usando dados sobre a radiação cósmica de fundo em micro-ondas adquiridos em 2013 pelo telescópio espacial Planck, o modelo ΛCDM tem sido usado para prever a taxa na qual as estruturas em larga escala deve crescer em toda a história do Universo. No entanto, vários estudos sugerem que a taxa em que a estrutura está se formando é mais lenta do que o previsto por Planck / ΛCDM, o que poderia significar que a CDM está desaparecendo do Universo.

Os cosmólogos tentaram abordar estas discrepâncias, fazendo pequenas modificações ao modelo ΛCDM – permitindo Λ a mudar com o tempo, por exemplo, ou fazendo a CDM decair em matéria normal e energia – mas essas mudanças parecem criar tantas perguntas quanto as respostas.

Agora, Valentina Salvatelli, Najla Said e Alessandro Melchiorri, da Universidade de Roma, juntamente com David Wands e Marco Bruni na Universidade de Portsmouth, propõem uma nova forma de conciliar estas observações. Eles estenderam o modelo ΛCDM para permitir que a matéria escura decair para criar energia escura. Para verificar o seu modelo contra observações, Wands e colegas compararam a evolução da estrutura em larga escala como previsto por Planck / ΛCDM com observações de estruturas em larga escala derivados de medições de distorções espaciais redshift nos levantamentos de galáxias.

Os pesquisadores dividiram a história do Universo em quatro caixas de tempo de comprimento aproximadamente igual, e descobriu que a interação proposta torna-se significativa nas terceira e quarta caixas – ou seja, entre cerca de oito bilhões de anos e os dias atuais.

“Parece que o padrão [ΛCDM] modelo já não é suficiente para descrever todos os dados. Nós pensamos que nós encontramos um modelo melhor da energia escura”, explica Wands.

Embora a taxa na qual a CDM parece ser convertida em energia escura é muito lento, Wands diz que se continuar no ritmo atual, todo a CDM do Universo terá decaído em energia escura em cerca de 100 bilhões de anos. “Se a energia escura está crescendo e matéria escura está evaporando, vamos acabar com um grande, vazio, chato Universo com quase nada nele”, explica Wands.

Catherine Heymans, da Universidade de Edimburgo descreve a pesquisa como “um resultado fascinante”, e assinala que ele é parte de um esforço maior para reconciliar as discrepâncias (ou “tensões”) entre as medições efetuadas pelo Planck e os de outros telescópios. “Outros pesquisadores disseram que essa tensão pode ser resolvida se a partícula de matéria escura é um neutrino estéril”, explica ela, acrescentando: “os outros ainda estão olhando para diferentes teorias modificado de gravidade para explicar o resultado”.

Heymans também aponta que a tensão poderia ser o resultado de erros sistemáticos nos como uma ou mais das observações são feitas. “Mais dados e uma nova análise minuciosa desses dados e da sistemática que podem estar associados com eles são o caminho para descobrir se esta teoria fascinante pode ser verdade”, ela adverte.

A pesquisa está publicada na Physical Review Letters.

Riis Rhavia Assis Bachega

Riis Rhavia Assis Bachega

Riis Rhavia Assis Bachega possui graduação em física pela Universidade Federal do Pará (UFPA), mestrado em Cosmologia pela Universidade de São Paulo (USP) e atualmente é doutorando dessa mesma universidade.