Tudo o que achamos que sabemos sobre a forma do universo pode estar errado. Em vez de ser plano como um lençol, nosso universo pode ser curvado, como um balão enorme e inflado, de acordo com um novo estudo.
Esse é o resultado de um novo artigo publicado hoje (4 de novembro) na revista Nature Astronomy, que examina dados do fundo cósmico de microondas (CMB), o eco fraco do Big Bang. Mas nem todo mundo está convencido; as novas descobertas, baseadas em dados divulgados em 2018, contradizem os anos de sabedoria convencional e outro estudo recente baseado no mesmo conjunto de dados da CMB.
Se o universo é curvado, de acordo com o novo artigo, ele curva suavemente. Essa flexão lenta não é importante para se movimentar em nossas vidas, ou sistema solar, ou mesmo em nossa galáxia. Mas viaje além de tudo isso, fora de nossa vizinhança galáctica, até a escuridão profunda e, eventualmente - movendo-se em uma linha reta -, você contornará e terminará exatamente onde começou. Os cosmologistas chamam essa idéia de "universo fechado". Já existe há algum tempo, mas não se encaixa nas teorias existentes de como o universo funciona. Por isso, foi amplamente rejeitado em favor de um "universo plano" que se estende sem limites em todas as direções e não se volta para si próprio. Agora, uma anomalia nos dados da melhor medição de sempre da CMB oferece evidências sólidas (mas não absolutamente conclusivas) de que o universo está fechado, afinal, de acordo com os autores: cosmologista da Universidade de Manchester Eleonora Di Valentino, cosmologista da Universidade Sapienza de Roma Alessandro Melchiorri e o cosmologista da Universidade Johns Hopkins, Joseph Silk.
A diferença entre um universo fechado e aberto é semelhante à diferença entre uma folha esticada e um balão inflado, disse Melchiorri à Live Science. Em ambos os casos, a coisa toda está se expandindo. Quando a folha se expande, cada ponto se afasta de todos os outros pontos em uma linha reta. Quando o balão é inflado, cada ponto de sua superfície se afasta de todos os outros pontos, mas a curvatura do balão torna a geometria desse movimento mais complicada.
"Isso significa, por exemplo, que se você tem dois fótons e eles viajam paralelamente em um universo fechado, eles se encontrarão", disse Melchiorri.
Em um universo aberto e plano, os fótons, deixados intactos, viajariam ao longo de seus cursos paralelos sem nunca interagir.
O modelo convencional da inflação do universo, disse Melchiorri, sugere que o universo deve ser plano. Rebobine a expansão do espaço até o início, nos primeiros 0,00000000000000000000000000001 segundos após o Big Bang, de acordo com esse modelo, e você verá um momento de incrível expansão exponencial à medida que o espaço cresceu a partir daquele ponto infinitesimal em que começasse. E a física dessa expansão super rápida aponta para um universo plano. Essa é a primeira razão pela qual a maioria dos especialistas acredita que o universo é plano, disse ele. Se o universo não é plano, é preciso "ajustar" a física desse mecanismo primordial para que tudo se encaixe - e refazer inúmeros outros cálculos no processo, disse Melchiorri.
Mas isso pode acabar sendo necessário, escreveram os autores no novo estudo.
Isso ocorre porque há uma anomalia no CMB. O CMB é a coisa mais antiga que vemos no universo, feita de luz ambiente de micro-ondas que ocupa todo o espaço quando você bloqueia as estrelas, galáxias e outras interferências. É uma das fontes mais importantes de dados sobre a história e o comportamento do universo, porque é muito antiga e está espalhada pelo espaço. E, de acordo com os dados mais recentes, há significativamente mais "lentes gravitacionais" do CMB do que o esperado - o que significa que a gravidade parece estar dobrando as microondas do CMB mais do que a física existente pode explicar.
Os dados que a equipe está utilizando vêm de uma versão de 2018 do experimento Planck - um experimento da Agência Espacial Europeia (ESA) para mapear o CMB com mais detalhes do que nunca. (Os novos dados serão publicados na próxima edição da revista Astronomy & Astrophysics e estão disponíveis agora no site da ESA. Tanto Di Valentino quanto Melchiorri também fizeram parte desse esforço.)
Para explicar essas lentes extras, a Planck Collaboration acaba de usar uma variável extra, que os cientistas estão chamando de "A_lens", para o modelo do grupo de formação do universo: "Isso é algo que você coloca lá à mão, tentando explicar o que você vê. Não há conexão com a física ", disse Melchiorri, o que significa que não há parâmetro A_lens na teoria da relatividade de Einstein. "O que descobrimos é que você pode explicar A_lens com um universo positivamente curvado, que é uma interpretação muito mais física que você pode explicar com a relatividade geral".
Melchiorri apontou que a interpretação de sua equipe não é conclusiva. De acordo com os cálculos do grupo, os dados de Planck apontam para um universo fechado com um desvio padrão de 3,5 sigma (uma medida estatística que significa cerca de 99,8% de confiança de que o resultado não é devido ao acaso). Isso é muito aquém do que os físicos padrão do 5 sigma costumam procurar antes de confirmar uma idéia.
Mas alguns cosmólogos disseram que havia ainda mais razões para ser cético.
Andrei Linde, cosmologista da Universidade de Stanford, disse à Live Science que o artigo da Nature Astronomy não levou em consideração outro artigo importante, publicado no banco de dados arXiv em 1º de outubro. )
Nesse artigo, os cosmólogos da Universidade de Cambridge George Efstathiou e Steven Gratton, que também trabalharam na Planck Collaboration, analisaram um subconjunto mais restrito de dados do que o artigo da Nature Astronomy. Sua análise também apoiou um universo em curva, mas com muito menos confiança estatística do que Di Valentino, Melchiorri e Silk descobriram examinar um segmento maior dos dados de Planck. No entanto, quando Efstathiou e Graton analisaram os dados juntamente com outros dois conjuntos de dados existentes do universo primitivo, descobriram que, no geral, as evidências apontavam para um universo plano.
Questionado sobre o artigo de Efstathiou e Gratton, Melchiorri elogiou o tratamento cuidadoso do trabalho. Mas ele disse que a análise da dupla depende de um segmento muito pequeno dos dados de Planck. E ele ressaltou que a pesquisa deles é baseada em uma versão modificada (e, em teoria, aprimorada) dos dados de Planck - não no conjunto de dados públicos que mais de 600 físicos examinaram.
Linde apontou para essa reanálise como um sinal de que o artigo de Efstathiou e Gratton se baseava em melhores métodos.
Efstathiou pediu para não ser citado diretamente, mas apontou em um e-mail para a Live Science que se o universo fosse curvado, isso suscitaria vários problemas - contradizendo os outros conjuntos de dados do universo primitivo e discrepando a taxa observada de universo. expansão muito pior. Gratton disse que concordou.
Melchiorri também concordou que o modelo do universo fechado levantaria vários problemas para a física.
"Não quero dizer que acredito em um universo fechado", afirmou. "Sou um pouco mais neutro. Eu diria, vamos aguardar os dados e o que os novos dados dirão. O que acredito é que há uma discrepância agora, que precisamos ter cuidado e tentar descobrir o que é isso." produzindo essa discrepância ".
