O universo em aceleração mantém-se - e a energia escura resiste

O universo em aceleração é daquelas ideias que ficam meio guardadas das aulas de Ciências: as galáxias afastam-se umas das outras e os intervalos entre elas aumentam cada vez mais depressa, como se fossem empurrados por algo invisível.

Foi por isso que soou provocador quando um grupo de investigadores na Coreia do Sul afirmou que os manuais estavam a contar a história ao contrário. A leitura que fizeram dos dados sugeria que a expansão poderia estar a abrandar - e que o tal empurrão invisível talvez nem existisse.

O universo mantém o rumo

Um grande consórcio internacional foi agora ao fundo da questão e desfez o alarme. A expansão continua a acelerar, a energia escura mantém-se como a explicação mais forte, e a alegada crise resultou, afinal, de um equívoco.

A resposta foi coordenada pelo Dr. Phil Wiseman, astrofísico da Universidade de Southampton, em colaboração com investigadores de vários países.

Dois dos autores do novo trabalho, Adam Riess e Brian Schmidt, receberam o Prémio Nobel da Física de 2011 pela descoberta desta aceleração. A hipótese que estavam a refutar tocava diretamente no núcleo do trabalho de uma vida.

Medir o espaço com explosões estelares

Esta área assenta, sobretudo, num tipo específico de cataclismo estelar. Uma anã branca - o núcleo denso e “apagado” de uma estrela morta - vai retirando gás a uma companheira até ultrapassar um limite crítico e explodir.

Estas explosões, chamadas supernovas do tipo Ia, atingem quase sempre uma luminosidade intrínseca muito semelhante.

Como essa luminosidade é conhecida, cada explosão funciona como uma vela-padrão. Quanto mais ténue parece vista da Terra, maior é a distância a que se encontra.

No final da década de 1990, duas equipas concorrentes mapearam estas explosões pelo céu. As mais distantes pareciam demasiado fracas - e, por isso, demasiado longínquas - para um universo que estivesse apenas a “seguir embalado” sem acelerar.

A menos que algo estivesse a aumentar a velocidade da expansão. Essa discrepância, apresentada num artigo que se tornaria célebre, foi o primeiro indício sólido de que o universo está em aceleração.

Pôr à prova uma teoria controversa

As velas-padrão só são fiáveis se se mantiverem consistentes ao longo do tempo cósmico. Ou seja: estrelas antigas e estrelas jovens têm de produzir explosões com brilho equivalente; caso contrário, todas as distâncias calculadas a partir delas ficam enviesadas.

A equipa sul-coreana defendeu que isso não acontece. Na interpretação que fizeram, as supernovas em galáxias mais antigas surgiam ligeiramente mais brilhantes do que as observadas em galáxias mais jovens, mesmo após as correções habituais.

Como as galáxias eram, em média, mais jovens no início do cosmos, esse viés iria aumentar com a distância e poderia imitar o sinal de aceleração.

O estudo foi ainda mais longe: propôs que o universo em aceleração poderá estar agora a abrandar e que a energia escura nunca existiu. Era uma afirmação arrojada - e, em princípio, testável.

Uma confusão crítica sobre a idade

Ao reverem o método, Wiseman e colegas encontraram primeiro um erro ligado a uma confusão de idades. A hipótese tratava como iguais a idade de uma galáxia e a idade da estrela que explodiu dentro dela. Não são a mesma coisa.

Uma galáxia pode ter 10 mil milhões de anos, enquanto a anã branca que acabou de explodir se formou muito mais recentemente. A maioria destas explosões provém de estrelas jovens, independentemente de a galáxia hospedeira ser antiga.

Essa diferença de conceitos enfraquece a explicação proposta. O modelo sul-coreano pressupunha que as estrelas que explodem “perto” seriam cerca de cinco mil milhões de anos mais velhas do que as “distantes”.

Quando o cálculo é feito de forma correta, esse intervalo encolhe para menos de dois mil milhões de anos - um efeito gerado por registos mal organizados.

Uma correção mudou tudo

Havia ainda um segundo problema: faltava uma correção que hoje é padrão. As análises modernas de supernovas já ajustam os resultados ao tipo de galáxia onde a estrela vivia, porque explosões em galáxias maiores e mais massivas tendem a ser ligeiramente mais brilhantes do que as restantes.

Esse ajuste ligado ao tamanho da galáxia é rotineiro, e a análise sul-coreana não o aplicou. Quando a equipa de Wiseman voltou a introduzir essa correção exatamente no mesmo conjunto de dados, a relação entre o brilho da supernova e a idade da galáxia praticamente desapareceu.

Os astrónomos usam o tamanho da galáxia como indicador indireto por ser fácil de medir, não porque o tamanho em si escureça ou ilumine uma estrela. A causa física continua por identificar, e a idade é apenas uma entre várias hipóteses.

O que os astrónomos realmente observaram

Existia uma forma de resolver a disputa com observações diretas. Se a hipótese da idade estivesse certa, a correção ligada ao tamanho da galáxia deveria tornar-se progressivamente mais fraca à medida que se observa mais para trás, em direção ao universo primordial.

Mas não é isso que se verifica. Em mais de 1 500 explosões acompanhadas pelo Levantamento de Energia Escura, a correção quase não varia com a distância, segundo a análise mais recente do projeto. O modelo baseado na idade previa precisamente o contrário.

Ao incorporar essa variação mínima nos cálculos, o resultado sobre energia escura altera-se apenas de forma marginal.

Além disso, a própria preocupação já tinha sido testada na década de 1990, quando explosões em galáxias antigas e jovens não mostraram diferenças de brilho com significado.

A energia escura continua misteriosa

O que este trabalho deixa claro é simples: a pequena anomalia de brilho assinalada pela equipa da Coreia do Sul é real, mas já está incluída nas análises atuais e é demasiado fraca para derrubar a energia escura ou inverter a expansão.

“Afirmações extraordinárias exigem testes especialmente cuidadosos”, disse Riess.

Ele passou a carreira a submeter esse resultado a provas de resistência. Com o alarme desativado, volta a impor-se a pergunta mais difícil.

Ninguém sabe o que é a energia escura. Ela representa perto de 70% do universo e pode determinar se a expansão acelerada continua para sempre.

Novos levantamentos, como os que serão feitos em breve pelo Observatório Vera C. Rubin, no Chile, vão trazer dados frescos. São uma oportunidade para perguntar o que é a energia escura - e não se ela existe.