"Mundo espelho" invisível pode explicar problema na constante de Hubble

Interação entre os mundos visível e invisível podem provocar taxa de expansão do Universo mais rápida do que o calculado pela constante de Hubble

Correio Braziliense

postado em 20/05/2022 17:48 / atualizado em 20/05/2022 18:27

Imagem da Nasa chamada de Hubble Ultra Deep Field mostra uma visão profunda do universo, atravessando bilhões de anos-luz. Tudo o que é visto na imagem pode ser influenciado por um mundo espelho de partículas invisível, que provoca uma rápida expansão do universo - (crédito: NASA, ESA, and S. Beckwith (STSc)

Astrofísicos do mundo inteiro podem ter apenas perdido tempo ao procurar causas visíveis para o maior problema de entendimento sobre a expansão do Universo, porque, talvez, o motivo seja invisível. Um estudo feito por cientistas das universidades da Califórnia e do Novo México sugere que, no Universo, há um “mundo espelho” invisível de partículas que interagem com o nosso mundo conhecido, só que apenas por meio da gravidade.

Essa interação entre os mundos podem provocar uma taxa de expansão do Universo mais rápida do que o calculado pela constante de Hubble, que é a taxa de expansão do Universo, principalmente das galáxias. A ideia de mundo espelho já é bem difundida na física, mas não havia sido reconhecida como uma solução para este que é um dos grandes quebra-cabeças da cosmologia.

O cálculo de expansão do Universo feito pelo astrônomo americano Edwin Hubble em 1924 serve para mensurar o tempo do distanciamento das galáxias e, assim, entender como funciona o Universo e até mesmo prevê novos "passos" dos cosmos.

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  A galáxia espiral M51 é apelidada de Galáxia do Redemoinho, por ser envolvida por braços de poeira que parecem girar em direção ao núcleo da galáxia Nasa/Reprodução
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  A galáxia NGC598, conhecida como M33, está fora da Via Láctea e pode ser vista pela missão Galaxy Evolution Explorer da Nasa, em 2009. Ela está a cerca de 2,9 milhões de anos-luz de distância, na constelação Traingulum. Nasa/Reprodução
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  Em 2003, a Nasa capturou a NGC 300, a 7 milhões de anos-luz da nossa galáxia Via Láctea. Ela é uma "eficiente galáxia formadora de estrelas" Nasa/Reprodução
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  Em 2003, a missão NASA Galaxy Evolution Explorer fez uma observação da grande galáxia em Andrômeda, Messier 31. A galáxia de Andrômeda é a mais massiva do grupo local de galáxias que inclui nossa Via Láctea Nasa/Reprodução
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  Esta nova imagem do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostra uma variedade de fenômenos cósmicos intrigantes. Cercado por estrelas brilhantes, no meio superior do quadro, vemos um pequeno objeto estelar jovem (YSO) conhecido como SSTC2D J033038.2+303212. Localizada na constelação de Perseu, esta estrela está nos estágios iniciais de sua vida e ainda está se transformando em uma estrela adulta. Nesta visão da Advanced Camera for Surveys (ACS) do Hubble, parece ter uma chaminé escura de material que emana para fora e para baixo, emoldurada por explosões brilhantes de gás que fluem da própria estrela. Esta estrela incipiente é na verdade cercada por um disco brilhante de material girando em torno dela enquanto se forma – um disco que vemos de lado da nossa perspectiva. No entanto, esta pequena mancha brilhante é ofuscada por seu vizinho cósmico na parte inferior do quadro, um aglomerado de gás brilhante e fino girando ao redor enquanto parece vomitar material escuro no espaço. Nasa/Reprodução
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  Em 2013, os astrônomos da Nasa encontraram a galáxia M60-UCD1, considerada, na época, a mais densa do universo próximo. A região é composta por buracos negros, estrelas de nêutrons e gás quente Nasa/Reprodução

No entanto, anos depois, a observação em tempo real feita por meio do telescópio que ganhou o nome do astrônomo, foi constatada um movimento diferente de expansão. Esta discrepância levou cientistas a ingressarem na chamada “Geração 2” da pesquisa da constante de Hubble, baseada, agora, nas ondas eletromagnéticas de radiação cósmica de fundo em micro-ondas, uma espécie de “luz” que sobrou do Big Bang.

A taxa obtida pela Geração 2 é diferente da teoria original de Hubble, o que constitui aos especialistas um problema na primícia dos estudos da cosmologia: como o Universo funciona. Portanto, o desafio atual é resolver a discrepância, sem anular as leis cosmológicas já descobertas. A missão foi aceita pelos pesquisadores Francis-Yan Cyr-Racine, professor assistente do Departamento de Física e Astronomia da Universidade do Novo México; Fei Ge e Lloyd Knox; da Universidade da Califórnia.

Os cientistas descobriram uma propriedade matemática despercebida por outros especialistas que provoca uma taxa de expansão mais rápida, sem alterar as outras leis cósmicas: uma escala uniforme das taxas de queda livre gravitacional combinada com a dispersão de fóton-elétron.

Essa propriedade, de acordo com os especialistas, só pode ocorrer se o Universo tiver uma simetria, e a simetria só ocorre se for espelhada de maneira exata. Ou seja, só pode ocorrer a simetria se existir um mundo espelho.

“Se o Universo está de alguma forma explorando essa simetria, os pesquisadores são levados a uma conclusão extremamente interessante: que existe um Universo espelho muito semelhante ao nosso, mas invisível para nós, exceto pelo impacto gravitacional em nosso mundo”, explica o estudo.

“Esse 'mundo espelho' permitiria uma escala efetiva das taxas de queda livre gravitacional, respeitando a densidade média de fótons medida com precisão hoje”, acrescentam os especialistas.

Nesse mundo espelho, as partículas são cópias das partículas conhecidas no nosso Universo, o que proporciona a simetria. “Na prática, essa simetria de escala só poderia ser realizada incluindo um mundo espelho no modelo – um Universo paralelo com novas partículas que são todas cópias de partículas conhecidas”, explica o professor Francis-Yan Cyr-Racine.

O conceito de mundo espelho não é novo, mas a relação com o problema de Hubble é inédita

O cientista diz que o mundo espelho não é algo novo e que só foi possível combinar o entendimento para explicar os problemas da constante Hubble porque outros físicos exploraram a ideia em uma vasta literatura.

“A ideia do mundo espelho surgiu pela primeira vez na década de 1990, mas não foi reconhecida anteriormente como uma solução potencial para o problema constante do Hubble. Isso pode parecer loucura, mas esses mundos-espelho têm uma grande literatura de física em um contexto completamente diferente, pois podem ajudar a resolver problemas importantes na física de partículas”, conta Francis-Yan Cyr-Racine.

“Nosso trabalho nos permite vincular, pela primeira vez, essa grande literatura a um importante problema em cosmologia”, pontuou. A descoberta, no entanto, é apenas o início para o problema da constante de Hubble. Os cientistas continuarão a tentar responder qual é a taxa correta de expansão do Universo.

“Estamos pensando sobre o que poderia estar causando isso e por que essas medidas são discrepantes. Então isso é um grande problema para a cosmologia. Nós simplesmente não parecemos entender o que o Universo está fazendo hoje”, pontua Cyr-Racine.