Físicos acabam de encontrar uma peculiaridade nas previsões de espaço-tempo de Einstein: WebCuriosos
A estrutura do espaço e do tempo não está isenta dos efeitos da gravidade. Plop em uma massa e curvas de espaço-tempo em torno dela, não muito diferente do que acontece quando você coloca uma bola de boliche em um trampolim.
Esta depressão no espaço-tempo é o resultado do que chamamos de poço gravitacional e foi descrita pela primeira vez há mais de 100 anos pelas equações de campo de Albert Einstein na sua teoria da relatividade geral. Até hoje, essas equações se sustentam. Adoraríamos saber o que Einstein estava investindo a sopa dele. Seja o que for, a relatividade geral permaneceu bastante sólida.
Uma das maneiras de sabermos isso é porque quando a luz viaja ao longo desse espaço-tempo curvo, ela se curva junto com ele. Isso resulta em luz que chega até nós distorcida, esticada, replicada e ampliada, um fenômeno conhecido como lente gravitacional. Esta peculiaridade do espaço-tempo não é apenas observável e mensurável, é uma excelente ferramenta para compreender o Universo.
Mas uma equipa de investigadores acaba de descobrir que a curvatura prevista do espaço-tempo calculada usando a relatividade nem sempre corresponde ao que observamos, usando dados do Dark Energy Survey que está atualmente a mapear centenas de milhões de galáxias em todo o cosmos. Isso não significa que haja algo quebrado – mas sugere que pode haver algo lá fora que não explicamos.
“Até agora, os dados do Dark Energy Survey têm sido usados para medir a distribuição da matéria no Universo,” explica a física Camille Bonvin da Universidade de Genebra, na Suíça. “No nosso estudo, utilizámos estes dados para medir diretamente a distorção do tempo e do espaço, permitindo-nos comparar as nossas descobertas com as previsões de Einstein.”
O Pesquisa de Energia Escura é uma colaboração internacional que emprega um poderoso instrumento óptico montado no Telescópio Victor M. Blanco de 4 metros no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile. A sua principal missão, como o nome sugere, é estudar a energia escura, a força misteriosa que impulsiona a expansão acelerada do Universo.
Para fazer isso, o instrumento tem pesquisado o Universo o mais profundamente possível. Isto significa que vê luz ao longo de várias épocas, perscrutando profundamente a história do Universo em galáxias cuja luz viajou durante milhares de milhões de anos para chegar até nós.
Liderada pelo astrónomo Isaac Tutusaus, da Universidade de Toulouse, em França, uma equipa de investigadores percebeu que poderia usar esta riqueza de dados para testar o poder preditivo da descrição física do Universo feita por Einstein. Mediram especificamente as distorções do espaço-tempo devido a poços gravitacionais, em quatro épocas distintas: aproximadamente 3,5 mil milhões de anos atrás, 5 mil milhões de anos atrás, 6 mil milhões de anos atrás e 7 mil milhões de anos atrás.
Então, eles compararam essas medidas com o que as equações de Einstein previam que deveriam ser. Curiosamente, algumas das medições alinharam-se perfeitamente com as previsões – mas não todas.
“Descobrimos que num passado distante – há 6 e 7 mil milhões de anos – a profundidade dos poços alinha-se bem com as previsões de Einstein”, disse Tutusaus. explica. “No entanto, mais perto de hoje, há 3,5 e 5 mil milhões de anos, são ligeiramente mais superficiais do que o previsto por Einstein.”
A discrepância é pequena, mas pode ser importante. Isso poderia significar, por exemplo, que os poços gravitacionais têm uma taxa de crescimento mais lenta mais recentemente no Universo. Além disso, as medições da expansão do espaço-tempo sugerem que o crescimento do Universo está a acelerar, e acelerou ainda mais no passado recente.
A discrepância poderia, portanto, sugerir uma ligação entre a aceleração do Universo impulsionada pela energia escura e o lento crescimento dos poços gravitacionais durante a mesma época. Mais observações precisarão ser realizadas para confirmar e complementar as descobertas da equipe.
“Nossos resultados mostram que as previsões de Einstein têm uma incompatibilidade de 3 sigma com as medições. Na linguagem da física, tal limite de incompatibilidade desperta nosso interesse e exige mais investigações.” diz a física Natassia Grimm da Universidade de Genebra.
“Mas esta incompatibilidade não é suficientemente grande, nesta fase, para invalidar a teoria de Einstein. Para que isso aconteça, precisaríamos de atingir um limiar de 5 sigma. É, portanto, essencial ter medições mais precisas para confirmar ou refutar estes resultados iniciais. , e para descobrir se esta teoria permanece válida no nosso Universo, a distâncias muito grandes.”
A pesquisa foi publicada em Comunicações da Natureza.