O Universo pode estar mudando de ideia sobre a energia escura

Um novo catálogo reúne 2.884 supernovas de dois grandes levantamentos astronômicos. O resultado sugere que a energia escura, força que acelera a expansão do Universo, pode variar com o tempo.

Como nasceu o catálogo Unite

O catálogo, batizado de Unite, combina as amostras Pantheon+ e DES-SN5YR, incluindo atualizações recentes do Dark Energy Survey (DES). O trabalho foi publicado na revista Publications of the Astronomical Society of Australia, por uma equipe liderada por Ryan Camilleri, da Universidade de Queensland, na Austrália.

Usando apenas supernovas do tipo Ia, um tipo de estrela que explode sempre com o mesmo brilho máximo e por isso serve como régua cósmica, os pesquisadores calcularam a densidade de matéria do Universo em 0,310, com margem de erro de 0,012.

Ao combinar esses dados com medições da radiação cósmica de fundo (CMB), o resíduo de luz do Big Bang, e das oscilações acústicas de bárions (BAO), um padrão de distribuição de galáxias usado como régua cósmica alternativa, a equipe encontrou uma tensão estatística quando a energia escura é tratada como uma força constante. Essa tensão diminui quando os cálculos permitem que a energia escura mude de intensidade ao longo do tempo.

“Reconstruímos 3 décadas de observações astronômicas em uma única estrutura consistente… Em vez de confirmar o modelo padrão de cosmologia que assume que a energia escura é fixa e imutável, temos mais evidências de que a energia escura pode mudar ao longo do tempo”, disse o pesquisador Ryan Camilleri, em comunicado.

O que muda quando a energia escura varia

No modelo em que a energia escura é constante, conhecido como Lambda-CDM, os dados das supernovas puxam o resultado para um lado e a radiação cósmica de fundo puxa para outro. Quando a equipe testou um modelo com energia escura variável, usando dois parâmetros chamados w0 e wa, essa discordância diminuiu.

Combinando o catálogo Unite com dados de CMB e BAO, os pesquisadores da Universidade de Queensland chegaram a w0 igual a -0,861 e wa igual a -0,60. Esses números descrevem como a força da energia escura teria mudado ao longo da história do Universo. A margem de erro combinada ficou 30% menor do que a de estudos anteriores que usaram o levantamento DES sozinho, segundo os autores.

É um pouco como comparar a previsão do tempo de dezenas de estações meteorológicas espalhadas por um país de de tamanho continental, como o Brasil. Quando os aparelhos concordam entre si, a previsão fica mais confiável.

Ao juntar duas grandes amostras de supernovas em vez de usar uma só, os cientistas reduziram o ruído estatístico e apertaram a margem de incerteza sobre o comportamento da energia escura.

O resultado ainda não é uma descoberta confirmada

A preferência por um modelo de energia escura variável tem significância estatística de 3,3 desvios-padrão, segundo o cálculo mais conservador dos pesquisadores, e de 3,1 desvios-padrão pelo método alternativo. Na física de partículas e na cosmologia, o padrão para declarar uma descoberta costuma exigir 5 desvios-padrão.

Além disso, quando os autores usaram um método estatístico diferente, baseado em evidência bayesiana, a preferência pelo modelo variável apareceu como fraca. Ou seja, os dois métodos concordam que existe uma tendência, mas divergem sobre o quanto essa tendência é forte. Os próprios autores reconhecem que parte da margem de erro em qualquer resultado de supernovas vem de escolhas metodológicas, não de estatística pura, o que exige cautela na interpretação.

Novos levantamentos, como o LSST e o programa DEBASS, ainda em operação, devem fornecer mais supernovas próximas da Terra nos próximos anos. Essa base maior e mais moderna é apontada pelos próprios pesquisadores como o próximo passo necessário para confirmar, ou descartar, a variação da energia escura.

Ajustes técnicos aumentaram a precisão

Para montar o catálogo Unite, a equipe recalculou a massa das galáxias hospedeiras de mais de 98% das supernovas usando um método único, o que evita distorções quando dados de origens diferentes são somados. A pesquisa também é a primeira grande análise de supernovas a corrigir, por padrão, o efeito de lentes gravitacionais causado pela massa de galáxias no caminho da luz das explosões.

Essa correção de lentes foi detectada com significância de 5,6 desvios-padrão e reduziu em cerca de 5% a dispersão dos dados nas supernovas mais distantes. Segundo os autores, o ajuste teve impacto pequeno sobre os resultados cosmológicos finais, mas deixa o método mais preciso para as próximas gerações de levantamentos.