O cosmos pode terminar em um grande colapso, novas evidências sobre energia obscura indicam.
Um físico da Cornell calculou que o universo pode estar se aproximando do ponto médio de uma vida total de cerca de 33 bilhões de anos. Usando dados recentemente divulgados de grandes observatórios de energia escura, ele conclui que o cosmos continuará se expandindo por mais aproximadamente 11 bilhões de anos antes de atingir seu…
Um físico da Cornell calculou que o universo pode estar se aproximando do ponto médio de uma vida total de cerca de 33 bilhões de anos. Usando dados recentemente divulgados de grandes observatórios de energia escura, ele conclui que o cosmos continuará se expandindo por mais aproximadamente 11 bilhões de anos antes de atingir seu maior tamanho. Após isso, começaria a encolher, eventualmente colapsando de volta em um único ponto, como uma faixa de borracha esticada que se solta.
Henry Tye, professor Emérito de Física Horace White na Faculdade de Artes e Ciências, chegou a essa conclusão atualizando um modelo de longa data baseado na “constante cosmológica.” Este conceito foi introduzido 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 acreditavam que a constante cosmológica é positiva e que o universo se expandiria para sempre,” disse Tye. “Os novos dados parecem indicar que a constante cosmológica é negativa e que o universo terminará em um grande colapso.”
Tye é o autor correspondente do artigo “A Vida Útil do Nosso Universo,” publicado na Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Grande Colapso Versus Expansão Infinita
O universo tem atualmente 13,8 bilhões de anos e ainda está se expandindo. A cosmologia padrão delineia duas possibilidades diretas. Se a constante cosmológica é positiva, a expansão continua indefinidamente. Se for negativa, o universo eventualmente deixaria de crescer, alcançaria um tamanho máximo e então inverteria a direção, contraindo-se até que tudo colapsasse em zero.
O modelo atualizado de Tye apoia o segundo resultado.
“Esse grande colapso define o fim do universo,” escreveu Tye. Com base em seus cálculos, esse colapso ocorreria em cerca de 20 bilhões de anos.
Dados de Energia Escura do DES e DESI
As evidências-chave 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 desses dois observatórios, localizados em hemisférios opostos, concordam intimamente.
Ambos os projetos têm como objetivo entender melhor a energia escura, que compõe cerca de 68% da massa e energia no universo. O objetivo é testar se a energia escura é apenas uma propriedade constante do espaço em si. Em vez disso, os dados sugerem que a situação pode ser mais complexa. O universo não parece ser governado unicamente por uma pura constante cosmológica. Algo mais 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, essa partícula teria agido como uma constante cosmológica, mas com o tempo seus efeitos teriam mudado. Esse ajuste se alinha às observações mais recentes e empurra a constante cosmológica subjacente para o território negativo.
“As pessoas já disseram antes que se a constante cosmológica é negativa, então o universo colapsará eventualmente. Isso não é novo,” disse Tye. “No entanto, aqui o modelo explica quando o universo colapsa e como ele colapsa.”
Observações Contínuas e Testes Futuros
Mais dados estão a caminho. Centenas de pesquisadores estão estudando milhões de galáxias e medindo as distâncias entre elas para refinar as estimativas da energia escura. O DESI continuará coletando 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 Euclid; a missão SPHEREx recentemente lançada pela NASA; e o Observatório Vera C. Rubin (nomeado em homenagem a Vera Rubin, M.S. ’51).
Entendendo o Começo e o Fim
Tye afirma que é encorajador que os cientistas consigam tentar calcular a vida total do universo em termos mensuráveis. Identificar tanto o ponto de partida quanto a conclusão eventual ajuda os cosmólogos a entender melhor a história completa do cosmos.
“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, tem um começo? Na década de 1960, aprendemos que ele tem um começo. Então, a próxima pergunta é, ‘Ele tem um fim?’ Durante muitos anos, muitas pessoas achavam que simplesmente iria continuar para sempre. É bom saber que, se os dados se mantiverem, 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.
