Energia escura faz dez anos sem ter ainda explicação

Uma das maiores descobertas da história da astronomia está completando uma década neste ano, mas cientistas não têm muita motivação para comprar um bolo e tornar a data uma comemoração. Em 1998, dois grupos de pesquisa independentes descobriram que o Universo está se expandido de maneira acelerada --algo que ninguém esperava. Passados dez anos, a força que move esse fenômeno já tem um nome --energia escura--, mas ninguém ainda sabe o que ela é.

"Não estamos mesmo muito mais perto da resposta do que estávamos antes", disse à Folha Robert Kirshner, astrônomo da Universidade Harvard, de Cambridge (EUA). "Mas estamos bem convencidos hoje de que essa coisa existe, e esse sinal não se foi nos últimos anos. Na verdade se tornou melhor, mais evidente."

Kirshner foi um dos astrônomos com papel crucial na descoberta de 1998. Ele inventou uma maneira de analisar a luz de supernovas (explosões de estrelas) em galáxias que se afastam da Terra a alta velocidade para estimar quão distantes elas estão. Sob liderança de Adam Riess, ex-aluno de Kirshner, astrônomos usaram essa técnica para fazer um grande mapeamento do Universo, mostrando que as galáxias mais distantes estão se afastando cada vez mais rápido.

Os astrônomos demoraram para acreditar no que estavam vendo. Já se sabia desde 1929 que o Universo estava em um movimento de expansão, que tinha iniciado com o impulso do Big Bang, a explosão que o originou. Todos achavam, porém, que a força da gravidade de toda a massa que existe no cosmo acabaria freando esse impulso alguma hora.

"No final de 1997, quando estavam saindo as primeiras análises de Adam Riess, ele me disse "Cuidado aí! Parece que nós estamos obtendo massa negativa". Eu respondi então: "Você deve estar fazendo algo errado. Tem certeza de que não esqueceu de dividir por pi?"

Mas não era um erro na fórmula. Os astrônomos ficaram tão chocados quanto Isaac Newton ficaria ao ver uma maçã caindo para cima. Não é possível perceber a energia escura em pequena escala --maçãs costumam cair para baixo aqui na Terra--, mas na escala cosmológica essa força está agindo contra a gravidade, afastando as galáxias umas das outras.

Problema constante

Sem dados experimentais que possam sugerir o que é a energia escura, cientistas voltaram então para a teoria. Algo que poderia explicar a energia escura era um conceito antigo criado por Albert Einstein. Sua teoria da relatividade geral indicava que a gravidade deveria fazer o Universo encolher, mas o grande físico acreditava num cosmo imóvel, parado. Sua solução foi postular uma força repelente para fechar as contas.

A essa nova força --uma tentativa de resolver o problema "na marra"-- o físico deu o nome de "constante cosmológica". O que a idéia implicava era um tanto absurdo: o vácuo, ou seja, o nada, conteria energia.

Aparentemente, na década de 1930, Einstein acabou sucumbindo às provas de que o Universo estava mesmo em expansão e se afastou do debate. Após a descoberta da expansão acelerada em 1998, porém, físicos ressuscitaram sua idéia: a energia escura talvez seja a constante cosmológica.

A essas alturas, a energia do vácuo já não era uma idéia tão absurda, e tinha sido até mesmo postulada na forma de "partículas virtuais" pelos físicos quânticos. Com base nisso, então, teóricos calcularam qual seria o valor da constante cosmológica se ela fosse mesmo o impulso do "vazio quântico". Só que a conta não fechou.

"A energia escura é ridiculamente pequena, e a energia do vácuo teórica é ridiculamente grande", explica Raul Abramo, físico da USP (Universidade de São Paulo). "Seria como casar uma ameba com uma baleia."

Outros teóricos postulam que a energia escura seja uma outra força da natureza, uma espécie de "antigravidade". Para isso, porém, precisaria haver evidência de que ela varia no espaço e no tempo. Em outras palavras, seria preciso essa energia não ser "constante". Mas até onde a precisão dos telescópios permite ver, ela é.

Para sair da enrascada, físicos esperam agora a chegada de dados de supertelescópios, mas nada garante que imagens mais precisas tragam novas idéias.

Achei um bom texto que fala sobre a energia no vácuo, bom para completar a reportagem.

A Natureza do Vácuo

Apresentação

Vácuo é ausência de matéria, mas isso equivale ao nada? Que nada! Vários fenômenos foram explicados no final da década de 40 supondo-se que existem flutuações do vácuo, associados à “energia de ponto zero” ½hwi de cada modo (com freqüência wi/2p) do campo eletromagnético.

Por exemplo, a emissão espontânea de um fóton por um átomo em um estado excitado pode ser parcialmente explicado pelas flutuações dos campos do vácuo. A taxa de emissão espontânea pode inclusive ser diminuída suprimindo-se modos de flutuação do vácuo. Isso foi demonstrado experimentalmente passando-se átomos de Rydberg por uma cavidade de micromaser (Kleppner et al., MIT; Haroche et al., ENS, 1983).

Mas qual é a natureza deste vácuo? Podem as flutuações de ponto zero serem tratadas como flutuações reais, de tipo clássico, conforme faziam Planck, Einstein e Nernst na década de 10, ou conforme é defendido por uma abordagem mais recente conhecida como “eletrodinâmica estocástica”? Ou as explicações a partir de flutuações do vácuo são um mero instrumento heurístico, devendo ser substituídas por tratamentos quânticos mais rigorosos? Pode-se pensar o vácuo como contendo “partículas virtuais”?

Essas questões relativas ao vácuo eletromagnético são exploradas nesta Discussão, juntamente com considerações sobre os vácuos de diferentes campos materiais, e sobre o vácuo da recente “teoria topológica de campos quânticos”.



Resenha sobre a Natureza do Vácuo

[1] “Mesmo em seu estado fundamental, um sistema quântico possui flutuações e uma energia de ponto zero associada; senão, o princípio de incerteza seria violado. Em particular, o estado de vácuo de um campo quantizado possui essas propriedades. Por exemplo, os campos elétrico e magnético no vácuo eletromagnético são quantidades que flutuam. Isso leva a um tipo de reintrodução do éter, já que alguns sistemas físicos interagindo com o vácuo podem detectar a existência de suas flutuações. No entanto, este éter é Lorentz invariante, e portanto não contradiz a teoria da relatividade restrita.” [Sciama, in Saunders & Brown, 1991, p.137.]

[2] “O conceito mais básico da teoria quântica [...] é o de estado de um sistema. Desde Maxwell, ‘o sistema’, no nível mais fundamental, significa um sistema de campos. Consideremos as energias dos estados desse sistema de campos. Há um estado de energia mínima – o estado fundamental, de estabilidade; os outros estados são ‘estados excitados’. O vácuo é, de fato, precisamente o estado de menor energia do sistema fundamental de muitos campos. Por contraste, os estados excitados podem ser descritos como contendo quanta – os chamados quanta elementares de excitação. Estes quanta são o aspecto corpuscular do campo. Assim, o vácuo não é uma substância, mas um estado. Já que as partículas são quanta de excitação, e já que o vácuo é o estado no qual nenhum dos campos está excitado, o vácuo é também o estado no qual não há nenhum quanta de excitação – o estado sem partículas.” [Aitchison, 1985, p. 334.]

[3] “A teoria quântica de campos nos ensinou que o vácuo não é um tranqüilo estado do nada, mas um estado quântico com flutuações e conseqüências físicas. Talvez o universo, ele mesmo, tenha surgido de uma flutuação quântica. Discutirei o vácuo eletromagnético. [Alguns efeitos que podem ser explicados a partir de flutuações do vácuo são:] emissão espontânea, o deslocamento de Lamb, efeitos Casimir, forças de van der Waals, emissão espontânea modificada por cavidades, efeito Unruh [espectro térmico observado por referenciais acelerados].” [Milonni, 1988, p. 102.]

[4] “[Acima] ilustramos a ‘realidade’ das flutuações de campo do vácuo no deslocamento de Lamb. O leitor pode bem estar em dúvida com relação à seguinte consideração. O vácuo eletromagnético é o estado sem quanta – sem fótons. Mesmo assim há, em algum sentido, campos nele. E fótons são os quanta destes campos: então certamente, em algum sentido, haveria, afinal de contas, fótons no vácuo, causando todas essas coisas? Isso nos leva à idéia de ‘fótons virtuais’ – mais um termo linguístico, junto com energia de ponto zero e flutuações de ponto zero, que é útil para pensarmos sobre a física do vácuo. [...]

[Discutindo campos materiais...] o vácuo tem carga nula. As flutuações permitidas de matéria precisam ter carga nula, i.e., elas precisam ser pares de um quantum e seu antiquantum correspondente, de carga oposta. [...] Flutuações de matéria podem ocorrer espontaneamente, sendo que a energia requerida é ‘emprestada’ durante um tempo apropriadamente curto: pares virtuais podem ser criados e aniquilados na vizinhança de qualquer partícula carregada. Apesar de ter uma existência transitória, esses pares exercem um efeito mensurável: eles fazem com que o vácuo se comporte como um meio polarizável. [...]

A criação virtual de pares no vácuo da eletrodinâmica quântica leva a uma blindagem da carga fundamental e, reduzindo a carga aparente a grandes distâncias, ou, alternativamente, aumentando-a a pequenas distâncias. Gross e Wilczek, e independentemente Politzer (1973), descobriram que, em teorias do tipo da dinâmica eletro-fraca quântica e da cromodinâmica quântica, a polarização do vácuo produz um efeito de anti-blindagem: a carga efetiva desaparece inteiramente a distâncias muito curtas, e as partículas que carregam esta carga deixam de interagir! Esta propriedade notável é chamada de liberdade assintótica. Ela é extremamente importante, já que ela explica o sucesso de interpretações simples do modelo de quarks para o espalhamento de léptons de alta energia em nêutrons e prótons.” [Aitchison, 1985, pp. 350, 359, 368, 371-2.]

[5] “Welton em 1948 escreveu que a emissão espontânea ‘pode ser concebida como emissão forçada ocorrendo sob a ação do campo de flutuação [do vácuo]’. Repetidamente encontram-se afirmações semelhantes na literatura. Porém, se levarmos a sério esta idéia e calcularmos a taxa de emissão devida ao campo de vácuo, encontramos apenas metade do coeficiente A de Einstein. Além disso, este retrato não explica porque não ocorre absorção espontânea a partir do campo de vácuo.

Uma interpretação mais velha e motivada classicamente da emissão espontânea atribui este fenômeno à reação da radiação [van Vleck, 1924]. A idéia, grosso modo, é que a emissão espontânea é simplesmente uma conseqüência do fato de que dipolos oscilantes irradiam. Mas não podemos usar aqui a eletrodinâmica clássica – obteríamos resultados errôneos. Por esta razão, talvez, a interpretação do campo de vácuo acabou vencendo.

A idéia de que a emissão espontânea pode ser atribuída ao campo eletromagnético do vácuo também foi criticada por Ginzburg, a partir de 1939. Em particular, ele refere-se à ‘discrepância de ½’ aludida anteriormente. Ele também nota [...] que uma explicação inquestionável da emissão espontânea foi dada por Fermi em 1932: ‘Radiação espontânea aparece porque aquele estado no qual um átomo se encontra em um nível e o campo de radiação está ausente não é um autoestado estacionário do sistema completo (átomo + campo eletromagnético).’” [Milonni, 1988, p. 108.]

[6] [O cálculo obtido na eletrodinâmica quântica para o espectro de radiação de ponto zero do vácuo eletromagnético é:]




[7] “Neste artigo apresentamos a teoria da eletrodinâmica clássica com radiação de ponto zero eletromagnética clássica, sob o nome de ‘eletrodinâmica estocástica’. [...] A eletrodinâmica clássica consiste das leis de movimento de Newton para massas pontuais, e as equações diferenciais de Maxwell para os campos eletromagnéticos, junto com condições de contorno nas equações diferenciais. Lorentz escolheu uma condição de contorno particular para as equações de Maxwell, e assim obteve uma teoria específica de elétrons. [...]

Gostaríamos de salientar que a escolha de Lorentz para as condições de contorno das equações de Maxwell não é a única escolha, e de fato hoje ela parece ser uma escolha ruim. Alterando as condições de contorno da teoria clássica de elétrons para incluir a presença de um campo homogêneo [e isotrópico] de radiação aleatória com um espectro Lorentz invariante, esta teoria eletromagnética puramente clássica explica muito mais fenômenos do que a teoria de elétrons original de Lorentz. [...]

O modelo planetário para um átomo deve ser reconsiderado. Os elétrons movendo-se em torno do núcleo estão de fato irradiando energia, em acordo com os cálculos do eletromagnetismo clássico. Porém, um novo elemento aparece. A radiação aleatória de ponto zero age de forma a produzir movimentos aleatórios nos elétrons, efetivamente transferindo energia aos elétrons através de forças aleatórias do eletromagnetismo clássico. É o balanço entre a energia perdida por radiação e o energia ganha da radiação de ponto zero que deve explicar a estabilidade da matéria na eletrodinâmica estocástica.” [Boyer, 1975, pp. 790-2, 799.]

Debate sobre a Natureza do Vácuo

A última discussão, com 13 participantes, envolveu o vácuo eletromagnético. Dentre os fenômenos que são explicados a partir deste vácuo, está a sonoluminescência, observada desde 1934, mas que até hoje vem desafiando qualquer explicação. Neste fenômeno, bolhas de ar dentro d’água sofrem um colapso devido à presença de ultrasom, e emitem um clarão de luz azul que tem um espectro de corpo negro correspondente a 40.000 K! Recentemente, Claudia Eberlein (1996) (U. Illinois) seguiu uma idéia de J. Schwinger (1992) e explicou este fenômeno como uma transição do estado de vácuo para um estado de dois fótons, devido à grande aceleração das paredes da bolha durante o colapso. Este fenômeno estaria diretamente relacionado com o efeito Unruh, no qual um referencial acelerado detecta fótons com espectro térmico provindos do vácuo. Alguns autores têm criticado esta proposta (ver nossa pasta verde na biblioteca).

Na ultima discussão debateu-se também a Eletrodinâmica Estocástica, uma teoria clássica que consegue explicar vários fenômenos quânticos a partir da existência de flutuações do vácuo. Por exemplo, o princípio da incerteza que rege a posição e momento de um elétron é adequadamente explicado supondo que a partícula clássica interage com este vácuo eletromagnético. Tal explicação, porém, parece não funcionar para partículas nêutras sem momento magnético, como o kaon nêutro. Ademais, tal teoria não tem conseguido explicar porque o elétron exibe um padrão de interferência em um experimento de duas fendas.

Essas limitações não perturbam a “ala moderada” dos que trabalham nesta teoria, que está interessada em explorar os limites da Física Clássica, e não em substituir a Mecânica Quântica. Mesmo assim, talvez seja possível acrescentar um postulado adicional à Eletrodinâmica Estocástica (como um princípio de dualidade onda-partícula) e obter a Mecânica Quântica in toto. Outra idéia próxima a esta seria introduzir o vácuo estocástico na Mecânica Bohmiana, como forma de evitar problemas como o da “onda s” (ver Debate da Discussão no 2).

Bibliografia

Aitchison, I.J.R. (1985), “Nothing’s Plenty: The Vacuum in Modern Quantum Field Theory”, Contemp. Phys. 26, 333-91.

Boyer, T.H. (1975), “Random Electrodynamics...”, Phys. Rev. D 11, 790-808.

Eberlein, C. (1996): “Sonoluminescence as quantum vacuum radiation”, Phys. Rev. Lett. 76, 3842-5.

Milonni, P.W. (1988), “Different Ways of Looking at the Electromagnetic Vacuum”, Physica Scripta T21, 102-9.

Saunders, S. & Brown, H.R. (orgs.) (1991): The Philosophy of Vacuum, Clarendon, Oxford.

Informes: 6a Discussão realizada na quinta-feira, 13/06/96, 14 hs., sala 310 da Ala I do IFUSP, contando com 13 participantes: Kaled Dechoum (condutor), Carlos Escobar, Osvaldo Pessoa, Jackson Maia, Bia Fagundes, Eder Gonçalves, Paulo Lopes, Dunga, Paulo Lima, Almy, Geraldo Beggiato, João Ferreira e José Cupertino.

Energia Escura (ainda) não encontrada

Lá se vão 24 anos desde a descoberta da expansão acelerada do universo e a energia escura continua com seu joguinho de esconde-esconde ...

Já dizia Carl Sagan:
"A ausência da evidência não é evidência da ausência."

Quinta força fundamental não encontrada, energia escura continua inexplicável
Com informações da New Scientist e Science - 01/09/2022


Esquema do experimento, projetado para encontrar uma força que explicaria a energia escura.
[Imagem: Peiran Yin et al. - 10.1038/s41567-022-01706-9]
Força camaleão

O experimento mais preciso feito até hoje para tentar medir a melhor teoria para a energia escura não identificou quaisquer sinais de nenhuma delas.

Os pesquisadores responsáveis pelo experimento afirmam que isso exclui a explicação da energia escura pelo modelo básico de uma quinta força fundamental, uma teoria conhecida como "força camaleão", embora variações menos prováveis dessa teoria principal ainda mereçam ser testadas.

A energia escura é o termo que se refere ao que quer que seja responsável pela observação de que as galáxias parecem estar se afastando umas das outras, contrapondo-se à força da gravidade. Um possível candidato para isso é a força camaleônica, uma força fundamental que viria se juntar às quatro que sabemos que estão em ação no Universo: gravidade, força forte, força fraca e eletromagnetismo.

A intensidade da força camaleão dependeria da densidade da matéria ao seu redor: Em regiões menos densas do espaço, em distâncias cósmicas, ela teria um efeito significativo, forçando a separação da matéria; mas, na Terra, uma região densa para os padrões cosmológicos, a força camaleão seria tão pequena que seria ofuscada pelas outras forças, dificultando sua medição.

Os físicos já idealizaram e realizaram vários experimentos tentando medi-la, mas limitações no tamanho ou no projeto desses experimentos indicam que a força ainda poderia estar à espreita em escalas de energia que os sensores não alcançaram.


Este é o sensor, levitado magneticamente, usado para procurar pela quinta força fundamental.
[Imagem: Han Xie]

Energia escura não encontrada

Peiran Yin e seus colegas da Universidade de Nanjing, na China, bolaram agora um experimento ainda mais preciso que os anteriores. Eles usaram uma tira de grafite levitada magneticamente e uma massa de teste, preenchendo uma lacuna entre os experimentos anteriores, que usaram apenas pêndulos ou apenas massas.

O dispositivo de medição foi projetado para minimizar todas as outras forças possíveis, usando massas tão finas que o efeito da gravidade sobre elas é insignificante, e colocando a massa de teste dentro de uma gaiola de Faraday, que bloqueia campos elétricos.

Um microscópio óptico e um sistema de laser foram então usados para medir qualquer deslocamento que poderia ser explicado pela força camaleão agindo entre as duas massas.

"Temos um sensor de força muito sensível, mas não encontramos nada," resumiu o professor Jian-hua He. "Se a energia escura realmente existe, então em nosso experimento deveríamos ter sido capazes de detectar a força [camaleão]."

O resultado é importante para diminuir as escalas e as energias nas quais uma força camaleônica poderia atuar, mas não é suficiente para descartar decisivamente as possibilidades da existência dessa quinta força se a energia escura funcionar em diferentes escalas de energia, embora isso seja menos provável.

Bibliografia:

Artigo: Experiments with levitated force sensor challenge theories of dark energy
Autores: Peiran Yin, Rui Li, Chengjiang Yin, Xiangyu Xu, Xiang Bian, Han Xie, Chang-Kui Duan, Pu Huang, Jian-hua He, Jiangfeng Du
Revista: Nature Physics
DOI: 10.1038/s41567-022-01706-9

fonte:
https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=forca-camaleao-energia-escura&id=010130220901&ebol=sim#.YxHetXbMK1s

Partículas bariônicas que vibram em velocidades diferentes
da velocidade da luz do nosso universo

portanto estão em outros universos

mas suas gravidades, são detectadas por todos universos

assim como a gravidade da nossa matéria
é detectada também nos outros

Xevious escreveu:Partículas bariônicas que vibram em velocidades diferentes
da velocidade da luz do nosso universo

portanto estão em outros universos

mas suas gravidades, são detectadas por todos universos

assim como a gravidade da nossa matéria
é detectada também nos outros

Xevious,
As gravidades são detectadas como?
Através de observações astronômicas?

Jonas Paulo Negreiros escreveu:

Xevious escreveu:Partículas bariônicas que vibram em velocidades diferentes
da velocidade da luz do nosso universo

portanto estão em outros universos

mas suas gravidades, são detectadas por todos universos

assim como a gravidade da nossa matéria
é detectada também nos outros

Xevious,
As gravidades são detectadas como?
Através de observações astronômicas?

sim

O que é Energia Escura? Não sabemos mas estamos tentando descobrir
Com informações da NASA - 08/03/2024

Esta é a história do Universo, de acordo com nossa compreensão atual.
[Imagem: NASA]

Conceito hipotético

A energia escura tem sido descrita pelos cientistas como um "algo", que não sabemos o que é, que tem o efeito de uma pressão negativa, que empurra o espaço para fora, fazendo-o expandir-se.

É um conceito puramente hipotético - ou especulativo, como dizem seus críticos - que foi idealizado depois que se descobriu que o Universo tem-se expandido desde o seu nascimento, o que foi constatado pelo astrônomo belga Georges Lemaitre em 1927, e confirmado por Edwin Hubble em 1929.

Apesar dos inúmeros esforços, não sabemos sequer se a energia escura tem o efeito de algum tipo de força. Existem muitas ideias circulando sobre o que poderia ser a energia escura. Aqui estão quatro explicações com maior popularidade entre os cientistas.

Mas tenha em mente que é possível que a energia escura seja algo totalmente diferente - na verdade, existem várias propostas para que a hipótese da energia escura seja simplesmente descartada.


Há uma conexão entre o conceito de energia negativa e a possibilidade de extrair energia do vácuo quântico -, mas você terá que "pagá-la" de volta.
[Imagem: TU Wien]
Energia do Vácuo

Alguns cientistas pensam que a energia escura é uma energia de fundo fundamental e sempre presente no espaço, conhecida como energia do vácuo, que poderia ser igual à constante cosmológica, um termo matemático nas equações da Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Originalmente, a constante existia para contrabalançar a gravidade, resultando em um universo estático. Mas, quando Lemaitre e Hubble descobriram que o Universo estava em expansão, Einstein removeu a constante, chamando-a de "minha maior mancada", segundo o físico George Gamow.

Mas, quando muito mais tarde se descobriu que a expansão do Universo estava na verdade se acelerando, alguns cientistas sugeriram que poderia na verdade haver um valor diferente de zero para a constante cosmológica anteriormente desacreditada. Eles sugeriram que essa força adicional seria necessária para acelerar a expansão do Universo. Isto levou à teoria de que este componente misterioso poderia ser atribuído a algo chamado "energia do vácuo", que é uma energia de base teórica que permeia todo o espaço.

O espaço nunca está exatamente vazio. De acordo com a teoria quântica de campos, existem partículas virtuais, ou pares de partículas e antipartículas. Acredita-se que essas partículas virtuais se cancelam quase tão logo vêm à existência, e que este ato de aparecer e desaparecer da existência poderia ser possível graças à energia do vácuo, que preencheria o cosmos e empurraria o espaço para fora.

Embora esta teoria tenha sido um tópico popular de discussão, os cientistas que investigam esta opção calcularam quanta energia do vácuo deveria teoricamente haver no espaço: Eles mostraram que deveria haver tanta energia de vácuo que, logo no início, o Universo teria se expandido tão rapidamente e com tanta força que nenhuma estrela ou galáxia poderia ter se formado, ou seja, não deveria existir absolutamente nada. Isto significa que a quantidade de energia do vácuo no cosmos deve ser muito menor do que nestas previsões. No entanto, esta discrepância ainda não foi resolvida e até ganhou o apelido de "o problema da constante cosmológica".

Alguns cientistas acreditam já ter detectado o quinto elemento, ou quintessência.
[Imagem: Y. Minami/KEK]
Quintessência

Alguns cientistas acreditam que a energia escura pode ser um tipo de fluido ou campo de energia que preenche o espaço, comporta-se de forma oposta à matéria normal e pode variar na sua quantidade e distribuição ao longo do tempo e do espaço. Esta versão hipotética da energia escura foi apelidada de quintessência, em homenagem ao quinto elemento teórico discutido pelos antigos filósofos gregos.

Alguns cientistas até sugeriram que a quintessência poderia ser alguma combinação de energia escura e matéria escura, embora as duas sejam atualmente consideradas completamente separadas uma da outra.

Rugas espaciais

Alguns cientistas pensam que a energia escura pode ser uma espécie de defeito na estrutura do próprio Universo.

Esses defeitos seriam como cordas cósmicas, que são hipotéticas "rugas" unidimensionais que se acredita terem-se formado no universo primitivo.


Uma falha na Relatividade Geral

Alguns cientistas pensam que a energia escura não é algo físico que possamos descobrir. Em vez disso, eles acham que poderia haver um problema com a Relatividade Geral e a teoria da gravidade de Einstein e como ela funciona na escala do Universo observável.

Dentro desta explicação, os cientistas pensam que é possível modificar a nossa compreensão da gravidade de uma forma que explique as observações do Universo sem a necessidade de energia escura. Na verdade, Einstein propôs tal ideia em 1919, chamada gravidade unimodular, uma versão modificada da Relatividade Geral que os cientistas hoje pensam que não exigiria energia escura para dar sentido ao Universo.


Os telescópios espaciais Euclides e Roman são vistos como a última chance para a hipótese da energia escura.
[Imagem: NASA/ESA/ATG]

O futuro

A energia escura é um dos grandes mistérios da ciência. Durante décadas, os cientistas teorizaram sobre o nosso Universo em expansão. Mas, aos poucos, estamos construindo ferramentas poderosas para testar estas teorias e realmente investigar a grande questão: "O que é a energia escura?"

A missão Euclides da Agência Espacial Europeia (ESA), lançada em 2023, fará um mapa 3D do Universo para ver como a matéria foi separada pela energia escura ao longo do tempo. Esse mapa incluirá observações de bilhões de galáxias a até 10 bilhões de anos-luz da Terra.

O telescópio espacial Nancy Grace Roman, com lançamento previsto para maio de 2027, foi projetado para investigar a energia escura, entre muitos outros tópicos científicos, e também criará um mapa 3D da matéria escura. A resolução do Roman será tão nítida quanto a do telescópio espacial Hubble, mas com um campo de visão 100 vezes maior, permitindo capturar imagens mais expansivas do Universo. Isto permitirá aos cientistas mapear como a matéria está estruturada e espalhada pelo Universo e explorar como a energia escura se comporta e como mudou ao longo do tempo. O telescópio Roman também conduzirá uma pesquisa adicional para detectar supernovas do Tipo Ia.

Além disso, o observatório Vera Rubin, resultado de uma grande colaboração internacional e atualmente em construção no Chile, também vai dar suporte à nossa busca por alguma luz na compreensão da energia escura. O observatório terrestre deverá estar operacional em 2025.

Os esforços combinados de Euclides, Roman e Rubin darão início a uma nova era de ouro da cosmologia, na qual os cientistas irão recolher informações mais detalhadas do que nunca sobre os grandes mistérios, se não do Universo, ao menos das nossas teorias sobre ele.

Fonte:
https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=o-que-e-energia-escura&id=010130240308&ebol=sim

Comentário
Penso que a energia escura chegará aos 100 anos sem explicação. Não importa o que os cientistas veem, o que importa é que os cientistas pensam . A lei da conservação é um tabu.

Matéria escura não existe e Universo é muito mais antigo, defende astrofísico
Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/03/2024

Apesar das inúmeras tentativas, nunca conseguimos detectar qualquer sinal da matéria escura.
[Imagem: Chil Vera/Pixabay]
Novo modelo cosmológico

Em meados do ano passado, o professor Rajendra Gupta, da Universidade de Ottawa, no Canadá, brindou o mundo científico com uma ideia revolucionária, justamente em um campo que anda carente de mudanças de paradigma.

Gupta estudou em detalhes o processo de desenvolvimento das galáxias e chegou à conclusão de que o Universo tem 26,7 bilhões de anos de idade, e não os 13,7 bilhões de anos estabelecidos pelo modelo padrão da cosmologia, conhecido como Lambda-CDM - λ é a constante cosmológica , hoje mais conhecida como "energia escura", e CDM é um modelo cujo nome é uma sigla em inglês para "matéria escura fria".

Isso vem bem a calhar depois que o telescópio espacial James Webb começou a mostrar galáxias totalmente formadas nos primórdios do Universo - ou, ao menos, nos primórdios do Universo quando se considera que ele tenha 13,7 bilhões de anos. Para alguns, os dados do Webb lançam dúvidas sobre o modelo do Big Bang e mostram que nossa visão do Universo está ultrapassada.

Agora, Gupta lançou dúvidas sobre outro elemento central da teoria cosmológica mais aceita até agora, a matéria escura - para o pesquisador, não existe matéria escura.

O que é matéria escura?

Na cosmologia, o termo matéria escura descreve tudo o que parece não interagir com a luz ou com os campos eletromagnéticos, mas que parece ter um efeito gravitacional. Não podemos vê-la, não sabemos do que é ela feita e nenhum experimento projeto para detectá-la jamais teve qualquer resultado positivo.

Mas a matéria escura é um artefato que ajuda o modelo cosmológico a explicar como se comportam as galáxias, os planetas e as estrelas. Com os fracassos observacionais, contudo, parte da comunidade científica começou a se questionar se é mais importante ficar do lado da teoria ou da realidade.

Gupta está defendendo tirar a matéria escura da equação.

Para isso, ele usou uma combinação das constantes de acoplamento covariantes (CCC: Covarying Coupling Constants) e das teorias de "luz cansada" (TL). O modelo CCC + TL combina duas ideias: Sobre como as forças da natureza diminuem ao longo do tempo cósmico e sobre a perda de energia da luz quando ela viaja por longas distâncias. [luz cansada]

Dispensa da matéria escura

O modelo já foi testado e demonstrou corresponder a várias observações, tais como sobre a forma como as galáxias estão espalhadas e como a luz do Universo primitivo evoluiu.

"As descobertas do estudo confirmam que o nosso trabalho anterior sobre a idade do Universo ser de 26,7 bilhões de anos nos permitiu descobrir que o Universo não necessita de matéria escura para existir. Na cosmologia padrão, diz-se que a expansão acelerada do universo é causada pela energia escura, mas na verdade se deve ao enfraquecimento das forças da natureza à medida que ela se expande, e não à energia escura."

Agora, ao estudar a distribuição de galáxias com desvios para o vermelho baixos - "desvio para o vermelho" refere-se a quando a luz é deslocada em direção à parte vermelha do espectro conforme ela viaja - e o tamanho angular do horizonte sonoro em desvios para o vermelho elevados, o pesquisador baniu também a matéria escura.

"Existem vários artigos que questionam a existência da matéria escura, mas o meu é o primeiro, que eu saiba, que elimina a sua existência cosmológica, ao mesmo tempo que é consistente com observações cosmológicas chave que tivemos tempo de confirmar," disse Gupta.

Ao desafiar a necessidade de matéria escura no Universo e ao fornecer evidências para um novo modelo cosmológico, este estudo abre novos caminhos para explorar as propriedades fundamentais do Universo.

Bibliografia:

Artigo: Testing CCC+TL Cosmology with Observed Baryon Acoustic Oscillation Features
Autores: Rajendra P. Gupta
Revista: The Astrophysical Journal
Vol.: 964, Number 1
DOI: 10.3847/1538-4357/ad1bc6

Fonte (com enlaces extras):
https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=materia-escura-nao-existe-universo-mais-antigo&id=010130240319&ebol=sim

Não existe matéria escura e Universo é muito mais antigo, diz novo estudo polêmico

Flavia Correia  
Olhar Digital
18/03/2024 14h50,
atualizada em 19/03/2024 21h34



Teoria audaciosa questiona a noção estabelecida de que o Universo tem cerca de 13,7 bilhões de anos e a existência da misteriosa matéria escura

Uma recente descoberta feita pelo físico teórico Rajendra Gupta, da Universidade de Ottawa, no Canadá, desafia o conhecimento científico sobre a idade e a estrutura do Universo – colocando em dúvida a existência da matéria escura e duplicando a idade estimada do cosmos.

Gupta propôs uma teoria audaciosa que questiona a noção estabelecida de que o Universo tem cerca de 13,7 bilhões de anos. Em vez disso, ele sugere que pode ser muito mais antigo, com até 26,7 bilhões de anos.

Análise de ondas sonoras fossilizadas reconta a história do Universo

Essa teoria se baseia na análise de ondas sonoras fossilizadas presentes nos mapas de galáxias. Tais ondas sonoras, remanescentes dos primeiros momentos cósmicos, indicam, segundo Gupta, uma história muito mais longa para o Universo do que se pensava anteriormente.

Além de desafiar a idade do Universo, a teoria de Gupta também lança dúvidas sobre a existência de conceitos fundamentais como matéria escura e energia escura. Ele propõe que a expansão acelerada do Universo não seja causada pela energia escura, como se acredita, mas sim por forças naturais que se enfraquecem à medida que o cosmos se expande.

Embora ousada, essa ideia tem suas raízes em teorias anteriores. Ela remonta a uma proposição feita há quase um século pelo físico suíço Fritz Zwicky, que levantou a hipótese da “luz cansada”. Zwicky sugeriu que o deslocamento para o vermelho observado em objetos distantes poderia ser resultado da perda de energia ao longo do tempo.

Se a teoria de Gupta estiver correta, suas implicações serão profundas e abrangentes. Isso exigirá uma reavaliação completa de nossos modelos sobre a formação e a evolução das galáxias, bem como um novo olhar sobre como as forças fundamentais da natureza podem ter mudado ao longo da vasta história do Universo.

Mudança da idade cósmica representaria uma revolução científica

Naturalmente, uma teoria tão radical não será aceita sem uma investigação rigorosa da comunidade científica. Gupta terá que convencer seus colegas cosmólogos de que sua teoria oferece uma explicação mais precisa e completa do Universo, o que exigirá mais pesquisas e evidências adicionais para respaldar suas ideias.

Por enquanto, o Universo mantém sua idade oficial de 13,7 bilhões de anos, mas a teoria de Gupta, proposta em um artigo  publicado este mês na revista The Astrophysical Journal,  nos lembra que ainda há muito para descobrir e entender sobre o cosmos.

Além de seu impacto na astronomia e na física, a teoria de Gupta nos desafia a repensar nossas concepções fundamentais sobre o tempo, o espaço e a existência. Se o Universo for, de fato, significativamente mais antigo do que pensávamos, isso pode transformar radicalmente a compreensão do nosso lugar no cosmos e o significado de nossa própria existência.

Flavia Correia
Redatora Jornalista formada pela Unitau (Taubaté-SP), com Especialização em Gramática. Já foi assessora parlamentar, agente de licitações e freelancer da revista Veja e do antigo site OiLondres, na Inglaterra.

fonte:
https://olhardigital.com.br/2024/03/18/ciencia-e-espaco/nao-existe-materia-escura-e-universo-e-muito-mais-antigo-diz-novo-estudo-polemico/

mais:
https://fisica2100.forumeiros.com/t1932p80-a-gravidade-no-seculo-21#14613

A lei da termodinâmica funciona bem em pequenas escalas cósmicas. Como em nosso sistema solar, por exemplo.
Mas será que funcionaria bem para o cosmos inteiro? Note que as leis do cosmos não funcionam para o submundo atômico. O átomo, por exemplo, é um perfeito modelo de moto perpétuo...
E se a lei de conservação da energia, marco fundamental da termodinâmica, for falsa?
Adeus, matéria e energia escuras... O que tomaria esses lugares?