Ao calcular a distorção do tempo e do espaço, uma equipe franco-suíça testa as previsões do famoso físico.
Por que a expansão do nosso Universo está acelerando? Vinte e cinco anos após sua descoberta, esse fenômeno continua sendo um dos maiores mistérios científicos da atualidade. Resolver esse enigma passa pela verificação das leis fundamentais da física, incluindo a relatividade geral de Albert Einstein.
Imagem ilustrativa Pixabay
Uma equipe das universidades de Genebra (UNIGE) e de Toulouse III - Paul Sabatier comparou as previsões do famoso físico com medições baseadas nos dados do programa Dark Energy Survey. Descobriu-se que pode haver um ligeiro desvio, dependendo do período da história do cosmos no qual esses cálculos são realizados. Esses resultados, publicados na
Nature Communications, levantam questões sobre a validade das teorias de Einstein para explicar fenômenos além do sistema solar, na escala do Universo.
De acordo com a teoria de Albert Einstein, nosso Universo se deforma sob a influência da matéria nele contida, um pouco como um grande tecido flexível. Essas deformações, causadas pela gravidade dos corpos celestes, são chamadas de "poços gravitacionais". Quando a luz atravessa esse cenário de irregularidades, sua trajetória é desviada por esses poços, como se fosse através de uma lente de vidro. Mas, neste caso, é a gravidade, e não o vidro, que curva a luz. Esse é o efeito conhecido como "lente gravitacional".
Lente gravitacional em galáxias distantes pelo aglomerado de galáxias Abell 2390, observado pelo satélite Euclid.
© ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, processamento da imagem por J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi
A observação desse efeito fornece informações sobre os componentes, a história e a expansão do Universo. Sua primeira medição, em 1919, durante um eclipse solar, permitiu confirmar a teoria de Einstein, que prevê uma deflexão da luz duas vezes maior do que a de Isaac Newton. Essa diferença se explica pela incorporação de um novo "ingrediente" por Einstein: a deformação do tempo, além da deformação do espaço, para determinar precisamente a curvatura da luz.
Teoria vs dados
Mas, nas fronteiras do Universo, essas equações funcionam? Essa é a questão colocada por muitos cientistas que tentam quantificar a densidade da matéria no cosmos e compreender a aceleração de sua expansão. Graças a uma utilização inédita dos dados do Dark Energy Survey - um programa internacional de levantamento da forma de centenas de milhões de galáxias - uma equipe das universidades de Genebra (UNIGE) e de Toulouse III - Paul Sabatier trouxe novos elementos de resposta.
"Até agora, os dados do Dark Energy Survey eram utilizados para medir a distribuição da matéria no Universo. Em nosso estudo, os utilizamos para medir diretamente a distorção do tempo e do espaço e, assim, comparar nossos resultados com as previsões de Einstein", explica Camille Bonvin, professora associada do Departamento de Física Teórica da Faculdade de Ciências da UNIGE, que liderou este trabalho.
Um ligeiro desvio
Os dados do Dark Energy Survey permitem observar muito longe no espaço e, portanto, muito longe no passado. A equipe franco-suíça conseguiu realizar análises em 100 milhões de galáxias, em quatro momentos diferentes da história do Universo: há 3,5, 5, 6 e 7 bilhões de anos. Essas medidas permitiram determinar como os poços gravitacionais cresceram ao longo do tempo, em um período que cobre mais da metade da história do cosmos.
"Descobrimos que, muito no passado, há 6 e 7 bilhões de anos, a profundidade dos poços é completamente compatível com as previsões de Einstein. Por outro lado, no período mais próximo de hoje, há 3,5 e 5 bilhões de anos, eles são um pouco menos profundos do que previu Einstein", revela Isaac Tutusaus, astrônomo adjunto do Instituto de Pesquisa em Astrofísica e Planetologia (IRAP/OMP) da Universidade Toulouse III - Paul Sabatier, primeiro autor do estudo.
É também nesse mesmo período mais próximo de hoje que a expansão do Universo começou a acelerar. É possível que a resposta a esses dois fenômenos estranhos – a aceleração do Universo e o crescimento mais lento dos poços gravitacionais – seja a mesma: a gravidade pode seguir, em grande escala, leis físicas diferentes das de Einstein.
Einstein seria refutado?
"Nossos resultados mostram que as previsões de Einstein apresentam uma incompatibilidade de 3 sigma com as medições. No vocabulário da física, um nível tão alto de incompatibilidade desperta nosso interesse e demanda investigações adicionais. Mas essa incompatibilidade ainda não é grande o suficiente, neste estágio, para refutar a teoria de Einstein.
Para isso, seria necessário atingir um nível de 5 sigma. Portanto, é essencial obter mais medições, mais precisas, para confirmar ou refutar esses primeiros resultados e determinar se essa teoria continua válida no nosso Universo, em distâncias muito grandes", enfatiza Nastassia Grimm, pós-doutoranda no Departamento de Física Teórica da Faculdade de Ciências da UNIGE, coautora do estudo.
A equipe está preparando a análise dos novos dados do telescópio espacial Euclid, lançado há um ano. Como o Euclid observa o Universo do espaço, suas medições de lentes gravitacionais são muito mais precisas. Além disso, o Euclid observará um número fenomenal de galáxias: espera-se cerca de um bilhão e meio após seis anos de observação. Isso permitirá medir melhor as distorções espaço-temporais, retroceder ainda mais no tempo e testar mais profundamente as equações de Einstein.
Fonte: Universidade de Genebra