Astrônomos de todo o mundo estão um pouco confusos porque parecem não concordar sobre a rapidez com que o universo está se expandindo.
Desde que nosso universo emergiu de uma explosão de uma minúscula partícula de densidade e gravidade infinitas, ele tem crescido e também a uma taxa constante - a expansão do universo está ficando cada vez mais rápida.
Mas a rapidez com que está se expandindo tem suscitado um debate vertiginoso. As medidas dessa taxa de expansão de fontes próximas parecem estar em conflito com a mesma medida feita em fontes distantes. Uma explicação possível é que, basicamente, algo estranho está acontecendo no universo, alterando a taxa de expansão.
E um teórico propôs que uma partícula nova em folha surgiu e está alterando o destino futuro de todo o nosso cosmos.
Hubble, Hubble, labuta e problemas
Os astrônomos criaram várias maneiras inteligentes de medir o que chamam de parâmetro Hubble, ou constante Hubble (indicada para pessoas com vidas ocupadas como H0). Esse número representa a taxa de expansão do universo hoje.
Uma maneira de medir a taxa de expansão hoje é observar as supernovas próximas, a explosão de gás e poeira lançada pelas maiores estrelas do universo após a sua morte. Há um tipo específico de supernova que possui um brilho muito específico, para que possamos comparar o quão brilhante eles parecem com o brilho que sabemos que deveriam ser e calcular a distância. Então, olhando a luz da galáxia hospedeira da supernova, os astrofísicos também podem calcular a rapidez com que estão se afastando de nós. Juntando todas as peças, podemos calcular a taxa de expansão do universo.
Mas há mais no universo do que estrelas explosivas. Há também algo chamado fundo cósmico de microondas, que é a luz que resta logo após o Big Bang, quando nosso universo era um mero bebê, com apenas 380.000 anos de idade. Com missões como o satélite Planck encarregado de mapear essa radiação remanescente, os cientistas têm mapas incrivelmente precisos desse fundo, que podem ser usados para obter uma imagem muito precisa do conteúdo do universo. E a partir daí, podemos pegar esses ingredientes e avançar o relógio com modelos de computador e poder dizer qual deve ser a taxa de expansão hoje - assumindo que os ingredientes fundamentais do universo não mudaram desde então.
Essas duas estimativas discordam o suficiente para deixar as pessoas um pouco preocupadas com a falta de algo.
Olhe para o lado sombrio
Talvez uma ou ambas as medidas estejam incorretas ou incompletas; muitos cientistas de ambos os lados do debate estão jogando a quantidade adequada de lama em seus oponentes. Mas se assumirmos que ambas as medidas são precisas, precisamos de outra coisa para explicar as diferentes medidas. Como uma medida vem do universo primitivo e outra vem de um período relativamente recente, o pensamento é que talvez algum novo ingrediente no cosmos esteja alterando a taxa de expansão do universo de uma maneira que ainda não capturamos em nosso universo. modelos.
E o que está dominando a expansão do universo hoje é um fenômeno misterioso que chamamos de energia escura. É um nome incrível para algo que basicamente não entendemos. Tudo o que sabemos é que a taxa de expansão do universo hoje está se acelerando, e chamamos a força que impulsiona essa aceleração de "energia escura".
Em nossas comparações entre o universo jovem e o universo atual, os físicos assumem que a energia escura (seja ela qual for) é constante. Mas com essa suposição, temos o presente desacordo, então talvez a energia escura esteja mudando.
Eu acho que vale a pena tentar. Vamos supor que a energia escura esteja mudando.
Os cientistas suspeitam que a energia escura tenha algo a ver com a energia que está presa no vácuo do próprio espaço-tempo. Essa energia vem de todos os "campos quânticos" que permeiam o universo.
Na física quântica moderna, todo tipo de partícula está ligado ao seu próprio campo particular. Esses campos passam por todo o espaço-tempo e, às vezes, alguns deles ficam realmente excitados em alguns lugares, tornando-se as partículas que conhecemos e amamos - como elétrons, quarks e neutrinos. Então todos os elétrons pertencem ao campo de elétrons, todos os neutrinos pertencem ao campo de neutrinos, e assim por diante. A interação desses campos forma a base fundamental para a nossa compreensão do mundo quântico.
E não importa para onde você vá no universo, você não pode escapar dos campos quânticos. Mesmo quando não estão vibrando o suficiente em um local específico para formar uma partícula, eles ainda estão lá, mexendo e vibrando e fazendo suas coisas quânticas normais. Portanto, esses campos quânticos têm uma quantidade fundamental de energia associada a eles, mesmo no próprio vazio vazio.
Se quisermos usar a energia quântica exótica do vácuo do espaço-tempo para explicar a energia escura, teremos problemas imediatamente. Quando realizamos alguns cálculos muito simples e ingênuos de quanta energia existe no vácuo devido a todos os campos quânticos, terminamos com um número que é cerca de 120 ordens de magnitude mais forte do que o que observamos ser a energia escura. Ops.
Por outro lado, quando tentamos alguns cálculos mais sofisticados, acabamos com um número que é zero. O que também não concorda com a quantidade medida de energia escura. Ops novamente.
Portanto, não importa o que aconteça, temos muita dificuldade em entender a energia escura através da linguagem da energia de vácuo do espaço-tempo (a energia criada por esses campos quânticos). Mas se essas medições da taxa de expansão forem precisas e a energia escura realmente estiver mudando, isso poderá nos dar uma pista da natureza desses campos quânticos. Especificamente, se a energia escura está mudando, isso significa que os próprios campos quânticos mudaram.
Um novo inimigo aparece
Em um recente artigo publicado online na revista de pré-impressão arXiv, o físico teórico Massimo Cerdonio, da Universidade de Pádua, calculou a quantidade de mudança nos campos quânticos necessários para explicar a mudança na energia escura.
Se houver um novo campo quântico responsável pela mudança na energia escura, isso significa que há uma nova partícula no universo.
E a quantidade de mudança na energia escura calculada por Cerdonio requer um certo tipo de massa de partículas, que acaba sendo aproximadamente a mesma massa de um novo tipo de partícula já previsto: o chamado axônio. Os físicos inventaram essa partícula teórica para resolver alguns problemas com nossa compreensão quântica da força nuclear forte.
Presume-se que essa partícula tenha aparecido no universo primitivo, mas estava "oculta" em segundo plano, enquanto outras forças e partículas controlavam a direção do universo. E agora é a vez do axion ...
Mesmo assim, nunca detectamos um axion, mas se esses cálculos estiverem corretos, isso significa que o axion está lá fora, preenchendo o universo e seu campo quântico. Além disso, esse axônio hipotético já está se tornando perceptível alterando a quantidade de energia escura no cosmos. Portanto, mesmo que nunca tenhamos visto essa partícula em laboratório, ela já está alterando nosso universo nas escalas mais amplas.
