O físico Cornell estimou que o Universo pode estar a aproximar-se de metade do seu tempo de vida total de cerca de 33 mil milhões de anos. Usando dados recentemente divulgados pelos principais observatórios de energia escura, ele concluiu que o Universo continuará a expandir-se por mais 11 mil milhões de anos ou mais antes de atingir o seu tamanho máximo. Depois disso, ele começa a se contrair, eventualmente se curvando em um único ponto, como um elástico esticado se soltando.
Henry Tye, Horace White Distinguished Professor of Physics na Faculdade de Artes e Ciências, chegou a esta conclusão atualizando um modelo de longa data construído em torno da “constante cosmológica”. Este conceito foi introduzido pela primeira vez há mais de um século por Albert Einstein e é fundamental para as previsões modernas de como o universo irá evoluir.
“Nos últimos 20 anos, as pessoas acreditaram que a constante cosmológica é positiva e que o universo se expandirá para sempre”, disse Tai. “Novos dados parecem indicar que a constante cosmológica é negativa e que o Universo terminará numa grande crise.”
Tai é o autor correspondente de The Lifespan of Our Universe, publicado em Jornal de Cosmologia e Astrofísica de Partículas.
Big crunch vs expansão infinita
O universo tem atualmente 13,8 bilhões de anos e ainda está em expansão. A cosmologia padrão descreve duas possibilidades simples. Se a constante cosmológica for positiva, a expansão continua indefinidamente. Se for negativo, o universo acabará por parar de crescer, atingir o seu tamanho máximo e depois inverter a direção, contraindo-se até que tudo desmorone até virar nada.
O modelo Tye atualizado suporta o segundo resultado.
“Esta grande crise define o fim do universo”, escreveu Tai. Segundo seus cálculos, esse colapso ocorrerá em cerca de 20 bilhões de anos.
Dados de energia escura de DES e DESI
A principal evidência vem de novas descobertas publicadas este ano pelo Dark Energy Survey (DES) no Chile e pelo Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) no Arizona. Tai destacou que os resultados desses dois observatórios, localizados em hemisférios opostos, são muito semelhantes entre si.
Ambos os projetos visam compreender melhor a energia escura, que representa cerca de 68% da massa e energia do universo. O seu objetivo é testar se a energia escura é simplesmente uma propriedade permanente do próprio espaço. Em vez disso, as evidências sugerem que a situação pode ser mais complexa. O universo não parece ser governado apenas por uma constante cosmológica pura. Algo adicional pode estar afetando o comportamento da energia escura.
Para explicar isso, Tai e seus colegas propuseram uma partícula hipotética com massa extremamente baixa. No início da história cósmica, esta partícula teria atuado como uma constante cosmológica, mas os seus efeitos mudaram ao longo do tempo. Este ajuste é consistente com observações recentes e muda a constante cosmológica fundamental para negativa.
“As pessoas costumavam dizer que se a constante cosmológica fosse negativa, o universo acabaria por entrar em colapso. Isto não é novidade”, disse Ty. “No entanto, o modelo aqui diz quando o universo entra em colapso e como ele entra em colapso”.
Observações atuais e ensaios futuros
Mais dados a caminho. Centenas de pesquisadores estudam milhões de galáxias e medem as distâncias entre elas para refinar as estimativas da energia escura. O DESI continuará a recolher observações por mais um ano. Projetos adicionais já estão em andamento ou em preparação, incluindo o Nails Transit Facility em San Diego; Telescópio espacial europeu “Euclides”; A missão SPHEREx recém-lançada da NASA; e o Observatório Vera K. Rubin (em homenagem a Vera Rubin, MS ’51).
Entendendo o começo e o fim
Tai diz que é encorajador que os cientistas possam tentar calcular a vida útil total do Universo em termos mensuráveis. Determinar o ponto de partida e a conclusão final ajuda os cosmólogos a compreender melhor a história completa da história cósmica.
“Para qualquer vida, você quer saber como a vida começa e onde termina – os pontos finais”, disse ele. “Também é interessante para o nosso universo saber se teve um começo? Na década de 1960, aprendemos que ele teve um começo. Então a próxima pergunta é: “Será que ele tem um fim?” Ao longo dos anos, muitas pessoas pensaram que duraria para sempre. É bom saber que, se os dados estiverem corretos, o universo terminará.”
Os coautores de Tai são seus ex-alunos de doutorado na Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong, Hoang Nhan Lu e Yu-Cheng Qiu.
