O universo acelerado e o debate sobre a energia escura

O universo em aceleração é daqueles factos que a gente lembra pela metade das aulas de ciências. As galáxias afastam-se umas das outras, e os espaços entre elas vão ficando maiores e a aumentar cada vez mais depressa com o passar dos anos, como se algo invisível as empurrasse.

Depois, um grupo de investigadores na Coreia do Sul afirmou que os livros estavam a contar a história ao contrário. Segundo o trabalho deles, a expansão poderia estar a perder velocidade e esse “empurrão” oculto talvez nem existisse.

O universo mantém o rumo

Uma grande equipa internacional tratou de investigar a fundo esse alerta. A conclusão foi que a expansão continua a acelerar, a energia escura segue como a explicação mais plausível, e a suposta crise nasceu de uma interpretação equivocada.

A resposta foi liderada pelo astrofísico Dr. Phil Wiseman, da Universidade de Southampton, em colaboração com investigadores de vários países.

Dois autores do novo artigo, Adam Riess e Brian Schmidt, dividiram o Prémio Nobel de Física de 2011 por terem identificado a aceleração. A alegação que eles rebatiam mirava diretamente o trabalho de toda uma vida.

Medindo o espaço com explosões estelares

Toda essa área de estudo assenta num tipo específico de explosão estelar. Uma anã branca - o núcleo denso e “esgotado” de uma estrela morta - rouba gás de uma estrela companheira até ultrapassar um limite crítico e se despedaçar numa explosão.

Essas explosões, chamadas de supernovas do tipo Ia, atingem quase a mesma luminosidade intrínseca.

Como essa luminosidade já é conhecida, cada evento funciona como uma “vela padrão”. Quanto mais fraca a supernova parece da Terra, mais longe ela está.

No fim da década de 1990, duas equipas rivais organizaram essas explosões observadas pelo céu. As mais distantes pareciam fracas demais - e, portanto, longe demais - para um universo que apenas seguisse “em cruzeiro”, sem aceleração.

A menos que algo estivesse a aumentar a velocidade da expansão. Essa diferença, apresentada num artigo que se tornou célebre, foi o primeiro indício robusto de que o universo estava a acelerar.

Testando uma hipótese controversa

As velas padrão só são confiáveis se permanecerem consistentes ao longo do tempo cósmico. Estrelas antigas e jovens precisam explodir com brilho equivalente; caso contrário, todas as distâncias calculadas a partir delas ficam comprometidas.

A equipa da Coreia do Sul defendeu que isso não acontece. Na leitura deles dos dados, supernovas em galáxias mais velhas apareciam ligeiramente mais brilhantes do que as de galáxias mais jovens, mesmo depois das correções habituais.

Como as galáxias eram mais jovens quando o cosmos também era jovem, esse viés aumentaria com a distância e poderia imitar um sinal de aceleração.

O estudo foi além: sugeriu que o universo em aceleração poderia agora estar a desacelerar e que a energia escura nunca existiu. Era uma afirmação ousada - e que poderia ser testada.

Uma confusão crítica sobre idade

Ao destrinchar o método, a equipa de Wiseman identificou primeiro um erro ligado a uma confusão de idades. A alegação tratava como se a idade de uma galáxia e a idade da estrela que explodiu dentro dela fossem o mesmo valor. Não são.

Uma galáxia pode ter dez bilhões de anos, enquanto a anã branca que acabou de explodir se formou muito mais recentemente. A maior parte dessas explosões vem de estrelas jovens, independentemente da idade da galáxia ao redor.

Essa diferença enfraquece a explicação proposta. O modelo sul-coreano supunha que as estrelas que explodem perto de nós seriam cerca de cinco bilhões de anos mais velhas do que as muito distantes.

Quando o cenário é modelado de forma correta, a diferença cai para menos de dois bilhões de anos - um resultado criado por um controlo inadequado dos dados.

Uma correção mudou tudo

O segundo problema estava em algo que a alegação original deixou de fora. Estudos modernos de supernovas já corrigem o efeito do tipo de galáxia onde a estrela vivia, porque explosões em galáxias maiores e mais massivas tendem a ser um pouco mais brilhantes do que as demais.

Essa correção ligada ao tamanho da galáxia é padrão, e a análise sul-coreana não a aplicou. Quando a equipa de Wiseman a recolocou nos mesmos dados, a relação entre o brilho da supernova e a idade da galáxia praticamente desapareceu.

Os astrónomos usam o tamanho da galáxia como uma variável substituta porque é fácil de medir - não porque o tamanho, por si só, escureça ou aumente o brilho de uma estrela. A causa real ainda não é conhecida, e a idade é apenas um dos possíveis fatores.

O que os astrónomos realmente observaram

Havia uma forma de encerrar a discussão com observações diretas. Se a hipótese da idade estivesse certa, a correção associada ao tamanho da galáxia deveria enfraquecer continuamente à medida que os astrónomos olhassem para épocas mais antigas do universo.

Isso não acontece. Em mais de 1.500 explosões acompanhadas pelo Levantamento de Energia Escura, a análise mais recente indica que a correção quase não varia com a distância. O modelo baseado em idade previa justamente o contrário.

Ao incorporar essa variação mínima nos cálculos, o resultado sobre energia escura muda apenas de maneira impercetível.

Essa preocupação, aliás, já tinha sido posta à prova nos anos 1990, quando explosões em galáxias velhas e jovens não mostraram diferença relevante de brilho.

A energia escura continua misteriosa

O que a equipa demonstra é direto. A peculiaridade de brilho apontada pelo grupo sul-coreano é real, mas já entra nas análises modernas e é fraca demais para derrubar a energia escura ou inverter a expansão.

“Afirmações extraordinárias exigem testes especialmente cuidadosos”, disse Riess.

Ele passou a carreira a submeter esse resultado a testes de esforço. Com o alarme desativado, volta a questão mais difícil.

Ninguém sabe o que é a energia escura. Ela representa perto de 70% do universo e pode determinar se a expansão acelerada vai continuar para sempre.

Novos levantamentos, como os realizados pelo Observatório Vera C. Rubin, no Chile, devem fornecer dados frescos em breve. Eles abrem espaço para perguntar o que é a energia escura - e não se ela existe.