Um físico da Cornell calculou que o universo pode estar se aproximando do ponto médio de uma vida total de cerca de 33 bilhões de anos. Usando dados recém-liberados de importantes observatórios de energia escura, ele conclui que o cosmos continuará se expandindo por mais aproximadamente 11 bilhões de anos antes de alcançar seu maior tamanho. Após isso, começará a encolher, eventualmente colapsando de volta em um único ponto, assim como um elástico esticado que se solta.
Henry Tye, Professor Emérito de Física Horace White na Faculdade de Artes e Ciências, chegou a essa conclusão atualizando um modelo de longa data baseado na “constante cosmológica”. Este conceito foi introduzido há mais de um século por Albert Einstein e tem sido central nas previsões modernas sobre como o universo irá evoluir.
“Nos últimos 20 anos, as pessoas acreditavam que a constante cosmológica é positiva e que o universo irá se expandir para sempre”, disse Tye. “Os novos dados parecem indicar que a constante cosmológica é negativa e que o universo acabará em um ‘grande colapso’.”
Tye é o autor correspondente do artigo “A Vida Útil do Nosso Universo”, publicado na Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Grande Colapso Versus Expansão Sem Fim
O universo atualmente tem 13,8 bilhões de anos e ainda está se expandindo. A cosmologia padrão delineia duas possibilidades simples. Se a constante cosmológica for positiva, a expansão continuará indefinidamente. Se for negativa, o universo eventualmente pararia de crescer, alcançaria um tamanho máximo e, em seguida, mudaria de direção, se contraindo até tudo colapsar em zero.
O modelo atualizado de Tye apoia o segundo resultado.
“Esse grande colapso define o fim do universo”, escreveu Tye. Com base em seus cálculos, esse colapso ocorreria em cerca de 20 bilhões de anos.
Dados sobre Energia Escura do DES e DESI
A evidência chave vem de novas descobertas divulgadas este ano pelo Dark Energy Survey (DES) no Chile e pelo Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) no Arizona. Tye observou que os resultados desses dois observatórios, localizados em hemisférios opostos, concordam estreitamente entre si.
Ambos os projetos visam melhor entender a energia escura, que compõe cerca de 68% da massa e energia no universo. Seu objetivo é testar se a energia escura é simplesmente uma propriedade constante do espaço. No entanto, os dados sugerem que a situação pode ser mais complexa. O universo não parece ser governado apenas por uma pura constante cosmológica. Alguma coisa adicional pode estar influenciando como a energia escura se comporta.
Para explicar isso, Tye e seus colaboradores propuseram uma partícula hipotética com massa extremamente baixa. No início da história cósmica, essa partícula teria agido como uma constante cosmológica, mas ao longo do tempo, seus efeitos teriam mudado. Esse ajuste se encaixa nas últimas observações e empurra a constante cosmológica subjacente para o território negativo.
“As pessoas já disseram que se a constante cosmológica for negativa, então o universo acabará colapsando eventualmente. Isso não é novo”, disse Tye. “No entanto, aqui o modelo te diz quando o universo colapsa e como colapsa.”
Observações Contínuas e Testes Futuros
Mais dados estão a caminho. Centenas de pesquisadores estão estudando milhões de galáxias e medindo as distâncias entre elas para refinar as estimativas da energia escura. O DESI continuará coletando observações por mais um ano. Projetos adicionais já estão contribuindo ou se preparando para começar, incluindo o Zwicky Transient Facility em San Diego; o telescópio espacial europeu Euclid; a missão SPHEREx da NASA, recém-lançada; e o Observatório Vera C. Rubin (nomeado em homenagem a Vera Rubin, M.S. ’51).
Entendendo o Começo e o Fim
Tye afirma que é encorajador que os cientistas possam tentar calcular a duração total do universo em termos mensuráveis. Identificar tanto o ponto de partida quanto a conclusão eventual ajuda os cosmologistas a entender melhor toda a história cósmica.
“Para qualquer vida, você quer saber como a vida começa e como a vida termina — os pontos finais”, disse ele. “Para o nosso universo, também é interessante saber se ele tem um começo. Na década de 1960, aprendemos que ele tem um começo. Então, a próxima pergunta é: ‘Ele tem um fim?’ Por muitos anos, muitas pessoas pensaram que ele continuaria para sempre. É bom saber que, se os dados se mantiverem, o universo terá um fim.”
Os coautores de Tye são seus ex-alunos de doutorado da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong, Hoang Nhan Luu e Yu-Cheng Qiu.