Cientistas dizem que o universo pode começar a encolher “significativamente” em breve

Após quase 13,8 bilhões de anos de expansão contínua, o universo pode em breve parar e começar a encolher lentamente, de acordo com uma nova pesquisa publicada na revista Science. Anais da Academia Nacional de Ciências Ele sugere.

No novo artigo, três cientistas tentam modelar uma natureza energia escura Uma força misteriosa que parece estar fazendo com que o universo se expanda mais rápido – com base em observações anteriores de expansão cósmica.

No modelo de equipe, energia escura Não é uma força imutável da natureza, mas uma entidade chamada Essência, que pode se desintegrar com o tempo.

Pesquisadores descobriram que, embora a expansão do universo tenha acelerado por bilhões de anos, a força repulsiva da energia escura pode estar enfraquecendo.

De acordo com seu modelo, a aceleração do universo poderia terminar rapidamente nos próximos 65 milhões de anos – então, em 100 milhões de anos, o universo poderia parar completamente e, em vez disso, poderia entrar em uma era de contração lenta que terminaria daqui a bilhões de anos com morte – ou talvez renascimento – tempo e lugar.

Tudo isso pode acontecer “notavelmente” rapidamente, disse o coautor do estudo Paul Steinhardt, diretor do Princeton Center for Theoretical Science da Princeton University, em Nova Jersey.

“Voltando no tempo 65 milhões de anos, então Asteroide Chicxulub Bata no chão e elimine dinossaurosSteinhardt para Ciência Viva. Em uma escala cósmica, 65 milhões de anos são notavelmente curtos. “

Nada sobre isso teoria É controverso ou implausível, disse Gary Henshaw, professor de física e astronomia da Universidade da Colúmbia Britânica, que não esteve envolvido no estudo, à Live Science.

No entanto, como o modelo depende apenas de observações anteriores de expansão – e porque a natureza atual da energia escura no universo é um mistério – atualmente é impossível testar as previsões neste artigo. Por enquanto, eles só podem permanecer teorias.

energia do vácuo

Desde a década de 1990, os cientistas reconheceram que a expansão do universo está se acelerando; A distância entre as galáxias está se expandindo mais rápido agora do que bilhões de anos atrás.

Os cientistas apelidaram a misteriosa fonte dessa aceleração de energia escura – uma entidade invisível que parece funcionar ao contrário gravidadeque empurra os maiores objetos do universo para longe uns dos outros, em vez de agrupados.

Embora a energia escura represente quase 70% da energia total do universo, suas propriedades permanecem um mistério total.

teoria popular, apresentada por Albert EinsteinEssa energia escura é uma constante cósmica – Uma forma constante de energia tecida em um tecido Tempo livre. Se assim for, e a força exercida pela energia escura nunca pode mudar, então o universo deve continuar a se expandir (e acelerar) para sempre.

No entanto, uma teoria concorrente sugere que a energia escura não precisa ser constante para acomodar observações anteriores de expansão cósmica.

Alternativamente, a energia escura pode ser algo chamado de núcleo – um campo dinâmico que muda ao longo do tempo. (Steinhardt foi um dos três cientistas que propuseram a ideia em um artigo de 1998 publicado na revista Cartas de Revisão Física.)

Ao contrário da constante cosmológica, uma substância pode ser repulsiva ou atrativa, dependendo da razão entre sua energia cinética e energia potencial em um determinado momento. Nos últimos 14 bilhões de anos, a essência tem sido nojenta.

Durante a maior parte desse período, a radiação e a matéria contribuíram insignificantemente em comparação com a expansão do universo. Isso mudou cerca de cinco bilhões de anos atrás, quando o núcleo se tornou o componente dominante e o efeito da repulsão gravitacional acelerou a expansão do universo.

“A pergunta que fazemos neste artigo é: essa aceleração deve continuar para sempre?”, disse Steinhardt. “E se não, quais são as alternativas e quando as coisas podem mudar em breve?”

Morte de energia escura

Em seu estudo, Steinhardt e colegas, Anna Egas da Universidade de Nova York e Cosmin Andre da Universidade de Princeton, prevêem como as propriedades da substância podem mudar nos próximos bilhões de anos.

Para fazer isso, a equipe criou um modelo físico do núcleo, que mostra suas forças repulsivas e atrativas ao longo do tempo, para corresponder a observações anteriores da expansão do universo. Uma vez que o modelo da equipe conseguiu reproduzir de forma confiável a história da expansão do universo, eles expandiram suas previsões para o futuro.

“Para sua surpresa, a energia escura em seu modelo pode decair com o tempo”, disse Henshaw. “Ela pode enfraquecer seu poder. E se você fizer isso de uma certa maneira, a propriedade antigravitacional da energia escura eventualmente desaparece e se transforma em algo parecido com a matéria comum.”

De acordo com o modelo da equipe, a força centrífuga da energia escura em meio a um rápido declínio poderia ter começado bilhões de anos atrás.

Nesse cenário, a expansão acelerada do universo já está desacelerando hoje. Em breve, talvez em 65 milhões de anos, essa aceleração poderá parar completamente – então, daqui a 100 milhões de anos, a energia escura poderá se tornar atraente, fazendo com que todo o universo comece a encolher.

Em outras palavras, após quase 14 bilhões de anos de crescimento, o espaço pode começar a encolher.

“Este será um tipo muito especial de contração que chamamos de contração lenta”, disse Steinhardt. “Em vez de se expandir, o espaço está encolhendo muito, muito lentamente.”

No início, a contração do universo será tão lenta que qualquer ser humano hipotético ainda está vivo Terra Ele nem notaria a mudança, disse Steinhardt. De acordo com o modelo da equipe, o universo levaria alguns bilhões de anos de contração lenta para atingir a metade de seu tamanho hoje.

o fim do universo?

A partir daí, disse Steinhardt, uma de duas coisas pode acontecer. Ou o universo encolhe até entrar em colapso sobre si mesmo em uma grande “crise”, e o espaço-tempo como o conhecemos chega ao fim – ou o universo encolhe o suficiente para retornar a um estado semelhante às suas condições originais, e outro a grande explosão – ou um grande “salto” – ocorre, formando um novo universo das cinzas do antigo universo.

Nesse segundo cenário (descrito por Steinhardt e outro colega em um artigo de 2019 publicado na revista Física Letras B), o universo segue um padrão periódico de expansão e contração, flexões e saltos, que está em constante colapso e remodelação.

Se isso for verdade, nosso universo atual pode não ser o primeiro ou o único universo, mas sim o último de uma cadeia interminável de universos que se expandiram e se contraíram antes do nosso. E tudo depende da natureza mutável da energia escura.

Quão razoável é tudo isso? Henshaw disse que a interpretação do novo artigo do núcleo é uma “suposição completamente razoável do que é a energia escura”.

Ele acrescentou que, como todas as nossas observações da expansão cósmica vêm de objetos a milhões a bilhões de anos-luz da Terra, os dados atuais só podem informar os cientistas sobre o passado do universo, não sobre seu presente ou futuro.

Portanto, o universo pode estar a caminho de uma crise, e não teremos como saber até muito tempo depois do início da fase de contração.

“Acho que tudo se resume a quão convincente você é para essa teoria e, mais importante, quão testável você a acha?” Hinshaw foi adicionado.

Infelizmente, não há uma boa maneira de testar se a essência é real ou se a expansão cósmica está começando a desacelerar, admitiu Steinhardt. Por enquanto, é apenas uma questão de alinhar a teoria com observações anteriores – e os autores fazem isso habilmente em seu novo artigo.

Se um futuro de crescimento sem fim ou decadência rápida aguarda nosso universo, apenas A Hora irá dizer.

Este artigo foi originalmente publicado por Ciência ao vivo. Leia o O artigo original está aqui.