Maior catálogo de supernovas já reunido sugere que a energia escura pode mudar com o tempo

Uma equipe internacional ligada à Universidade de Queensland, na Austrália, compilou o maior conjunto já reunido de supernovas do tipo Ia, as explosões de estrelas anãs brancas: são 2.884 supernovas, observadas ao longo de cerca de três décadas. A análise sugere que a energia escura, a misteriosa componente que acelera a expansão do Universo, pode mudar com o tempo, o que desafia o modelo cosmológico padrão, que a trata como constante.

O trabalho é de Ryan Camilleri (doutorado) e Tamara Davis (área de astrofísica). Os resultados estão em dois preprints no arXiv, um sobre cosmologia e outro sobre a massa das galáxias que abrigam as supernovas, ou seja, ainda sem revisão por pares publicada. "Reconstruímos três décadas de observações astronômicas em um único arcabouço consistente", diz Camilleri (falas em tradução livre).

Como juntaram trinta anos de dados

A compilação combina medições históricas com os resultados do Dark Energy Survey (DES), divulgados em 2024, e dados de projetos como Foundation Supernova Survey, Pan-STARRS I, Sloan Digital Sky Survey, Supernova Legacy Survey, Carnegie Supernova Project e o levantamento de supernovas do Center for Astrophysics. Os dados antigos foram reanalisados com métodos atualizados, para que observações de épocas diferentes pudessem ser comparadas diretamente, com correções para diferenças entre telescópios, poeira cósmica, massa das galáxias e lenteamento gravitacional (a curvatura e a ampliação da luz por objetos massivos). A equipe também usou a radiação cósmica de fundo, a luz remanescente do Big Bang, e mapas da distribuição de galáxias.

O que os dados sugerem

O novo conjunto mostra um desvio em relação ao modelo padrão, mas "em uma direção um pouco diferente" da dos resultados do DES de 2024. Davis lembra que os dados de supernovas do DES, em 2024, já traziam indícios de que a energia escura pode variar no tempo, e que o DESI, que estuda ondas sonoras remanescentes do Universo primordial, também encontrou sinais de variação. Para Davis, são "duas medições completamente independentes" com indícios de variação temporal. Elas são independentes, mas não apontam exatamente para o mesmo desvio.

As cautelas

Os próprios resultados são descritos como "mais evidência", não como confirmação: o modelo padrão é desafiado, não derrubado. Os desvios diferem de direção entre os conjuntos de dados, e as conclusões dependem de juntar décadas de observações com métodos de análise atualizados. A equipe vai ampliar o conjunto com novas observações, incluindo o programa DEBASS, que está identificando centenas de supernovas mais próximas da Terra do que as do DES.

Entender a energia escura pode ajudar a explicar como a gravidade e a física quântica se encaixam, um dos grandes problemas em aberto da física teórica.

Para entender o contexto

A expansão acelerada do Universo foi descoberta em 1998, a partir da observação de supernovas distantes, e rendeu o Nobel de Física de 2011 a Saul Perlmutter, Brian Schmidt e Adam Riess. O nome dado à causa desconhecida dessa aceleração é energia escura. No modelo padrão da cosmologia, ela se comporta como uma constante, com o mesmo valor em qualquer época, e responde por cerca de dois terços do conteúdo de energia do cosmos.

Por isso um resultado que sugira que a energia escura muda com o tempo é tão acompanhado: se for confirmado, o modelo padrão precisará de ajustes. Ao mesmo tempo, esse tipo de indício costuma ficar perto do limite estatístico e depende de como diferentes levantamentos de dados são combinados, o que explica a cautela dos próprios pesquisadores.

Termos úteis

• Supernova tipo Ia: Explosão de uma estrela anã branca cujo brilho é bem conhecido, o que permite usá-la como "vela padrão" para medir distâncias.
• Constante cosmológica: Termo que representa uma energia de valor fixo no espaço, a explicação mais simples para a aceleração do Universo.
• Energia escura: Nome dado à causa ainda desconhecida da expansão acelerada. Não se sabe do que ela é feita.