Artigo teórico propõe que a expansão acelerada do Universo pode sair das equações de Einstein, sem energia escura

A aceleração da expansão do Universo é, há quase três décadas, atribuída à energia escura. Agora, um artigo teórico de matemáticos ligados à Universidade da Califórnia em Davis (UC Davis) sugere outra saída: a aceleração poderia surgir diretamente das equações de Einstein, sem constante cosmológica. O trabalho saiu na Proceedings of the Royal Society A, e os próprios autores o apresentam como um desafio matemático ao modelo-padrão, não como prova observacional.

O modelo-padrão, chamado Lambda-CDM, descreve a evolução do Universo desde o Big Bang e inclui a energia escura como componente dominante hoje. Se quiser rever o conceito, temos um guia sobre matéria escura e energia escura.

O que o estudo propõe

Os autores (C. Alexander, B. Temple e Z. Vogler) usaram as equações de Einstein-Euler, que combinam a relatividade geral com as equações de um fluido. Segundo o comunicado, eles partiram de uma família de soluções "autossimilares" do Universo primitivo dominado por radiação e trataram o modelo-padrão como um ponto de repouso, para checar se pequenas perturbações crescem ou desaparecem.

A conclusão do artigo, resumida no comunicado, é que os chamados espaços-tempo de Friedmann, a base dos modelos usuais de expansão, seriam instáveis a perturbações radiais em grandes escalas. "Soluções instáveis na física e na ciência são consideradas não físicas", disse Blake Temple, autoria correspondente do estudo. Ainda segundo o comunicado, isso "parece descartar o modelo Lambda-CDM como solução estável viável" e abriria espaço para uma explicação "mais simples e mais natural" da aceleração do que a energia escura.

Um ponto sensível: o princípio copernicano

A abordagem da equipe introduz um centro de simetria esférica, o que levanta a pergunta de onde estaria quem observa. Temple argumenta que o princípio copernicano, a ideia de que nenhum lugar do Universo é especial, precisa ser aplicado de forma consistente aos dois modelos: "Se esse princípio descarta um, tem que descartar o outro."

Para entender o contexto

O modelo-padrão da cosmologia explica a expansão acelerada do Universo, descoberta com supernovas no fim dos anos 1990, com uma constante cosmológica, a ideia que o próprio Einstein havia introduzido e depois abandonado. Dar um nome a essa causa desconhecida, energia escura, foi o passo seguinte.

O artigo da UC Davis tenta ir por outro caminho: em vez de somar um ingrediente, pergunta se as equações da relatividade geral, aplicadas a um Universo com certas condições iniciais, já bastam para produzir a aceleração. Esse tipo de proposta é comum na física teórica e costuma levar anos de checagem.

Termos úteis

• Lambda-CDM: modelo-padrão da cosmologia, com energia escura (lambda) e matéria escura fria (CDM).
• Espaço-tempo de Friedmann: solução das equações de Einstein que descreve um Universo uniforme em expansão.
• Constante cosmológica: termo das equações de Einstein que age como uma energia constante do espaço.
• Princípio copernicano: ideia de que a Terra, e o ponto de vista de quem observa, não ocupa um lugar especial no Universo.

As ressalvas

O próprio comunicado trata o trabalho como um desafio teórico à cosmologia padrão. Ele não traz medições, tamanho de amostra nem significância estatística, e não demonstra que a energia escura seja desnecessária: seria preciso confrontar as previsões do modelo alternativo com observações astronômicas. Vale lembrar também que o modelo-padrão é sustentado por várias linhas de evidência independentes, e que uma proposta nova só ganha força depois de ser examinada e testada por outros grupos.