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.