Se as indicações recentes de que a energia escura muda com o tempo se confirmarem, novos cálculos apontam para um destino dramático: o Universo poderá deixar de se expandir e acabar por colapsar sob a sua própria gravidade dentro de um prazo finito.
Com base em vários resultados observacionais recentes ligados à energia escura, um modelo actualizado estima que a “vida” total do Universo seria de cerca de 33,3 mil milhões de anos. Tendo em conta que já passaram aproximadamente 13,8 mil milhões de anos desde a Grande Explosão, isto implicaria que restariam um pouco menos de 20 mil milhões de anos até ao fim.
Energia escura, constante cosmológica e Grande Colapso: o que muda neste cenário
Durante cerca de mais 11 mil milhões de anos, o Universo continuaria a expandir-se. Depois, essa expansão atingiria um máximo, ficaria momentaneamente “parada” e inverteria o sentido, culminando no hipotético Grande Colapso. Esta conclusão é apresentada pelos físicos Hoang Nhan Luu (Donostia International Physics Center, Espanha), Yu-Cheng Qiu (Universidade Jiao Tong de Xangai, China) e pelo autor correspondente Henry Tye (Universidade Cornell, EUA).
Segundo Tye, a visão dominante nas últimas duas décadas era diferente: “Durante os últimos 20 anos, acreditou-se que a constante cosmológica é positiva e que o Universo se expandirá para sempre.” Contudo, acrescenta, “os novos dados parecem indicar que a constante cosmológica é negativa e que o Universo acabará num Grande Colapso.”
A constante cosmológica a que Tye se refere é λ, introduzida por Albert Einstein na sua teoria da relatividade geral para descrever a dinâmica da expansão do Universo. Se λ for positiva, funciona como um “empurrão” permanente para fora, contribuindo para a expansão. Se λ for negativa, comporta-se como uma atracção constante que não desaparece e que, com tempo suficiente, pode travar a expansão e forçá-la a reverter.
Como um λ ligeiramente negativo pode coexistir com a expansão observada
Observações recentes sugerem que a energia escura poderá não ser perfeitamente constante ao longo do tempo. No novo modelo, o melhor ajuste encontrado pelos autores é compatível com um λ pequeno e negativo, embora os dados actuais ainda não excluam a hipótese de λ = 0. Como um λ negativo “puxa” para dentro, tenderia a dificultar (em vez de reforçar) a expansão do Universo.
Ainda assim, a expansão do Universo é suportada por uma quantidade esmagadora de evidência. Para conciliar esse comportamento observado com um λ ligeiramente negativo, o modelo combina-o com um campo de axião ultraleve, que hoje se comportaria como energia escura.
Os axiões são partículas hipotéticas extremamente leves - ou, de forma equivalente, podem ser descritos como um campo suave e “fantasmagórico” espalhado por todo o espaço. Foram propostos há décadas como uma possível solução para outros problemas da física de partículas.
O papel do axião: empurrão inicial, aceleração actual e travagem futura
Na nova análise, Tye e colegas descrevem o axião como um agente que, numa fase inicial, dá ao Universo um impulso moderado para expandir, mas cuja influência vai diminuindo gradualmente ao longo do tempo.
No presente, nesse enquadramento, o efeito do axião ainda domina: o Universo continua a ser empurrado para fora a um ritmo acelerado, ao mesmo tempo que a gravidade entre objectos se torna menos eficaz à medida que as distâncias aumentam. Ou seja, o Universo estaria a acelerar hoje mesmo com um λ pequeno e negativo.
No entanto, daqui a cerca de 11 mil milhões de anos, esse empurrão do axião enfraqueceria o suficiente para que a atracção associada ao λ negativo passasse a impor-se. A expansão cessaria quando o Universo atingisse um tamanho máximo de aproximadamente 1,7 vezes o seu tamanho actual. A partir daí, começaria a contrair-se - descendo rapidamente rumo ao Grande Colapso em apenas 8 mil milhões de anos.
Uma analogia simples: pedalar contra a gravidade com vento a favor
O processo pode ser imaginado como andar de bicicleta a subir uma colina com vento nas costas: enquanto o vento ajuda, ainda se progride; à medida que o vento abranda, a subida torna-se mais lenta, até quase parar no cimo. Depois, ao iniciar a descida, ganha-se velocidade - e a trajectória acelera.
De acordo com o artigo, a fase “a descer” (a contracção) seria mais rápida porque a energia cinética do axião passaria a dominar a dinâmica, e o aumento das densidades reforçaria a atracção gravitacional, encurtando o período final do colapso relativamente ao período de expansão.
O que é o Grande Colapso - e por que isto não é uma certeza
O Grande Colapso é frequentemente descrito como o oposto da Grande Explosão: toda a matéria do Universo acabaria por se recomprimir, regressando a um estado extremo, concentrado numa singularidade de densidade infinita.
Importa sublinhar que este cenário está longe de ser garantido. Não se trata de uma previsão definitiva, mas de um futuro possível caso as pistas recentes sejam confirmadas. Será necessário muito mais trabalho de análise de dados para perceber se a energia escura está, de facto, a evoluir ao longo do tempo.
Além disso, continua por esclarecer o que é realmente a energia escura. Pode não ter qualquer ligação a axiões ou a partículas semelhantes a axiões; pode ser algo totalmente diferente.
O que pode testar esta hipótese nos próximos anos
Um ponto crucial é que diferentes medições cosmológicas - como a expansão inferida a partir de supernovas, a estrutura em grande escala e outras “réguas” cósmicas - podem ajudar a distinguir entre uma energia escura verdadeiramente constante e uma componente que muda lentamente com o tempo. Se houver evolução, ela deverá deixar assinaturas subtis no modo como as galáxias se agrupam e no historial de expansão ao longo de milhares de milhões de anos.
Também será determinante cruzar medições independentes para reduzir incertezas sistemáticas. Quanto mais precisamente se conseguir reconstruir a evolução temporal da energia escura, mais claro ficará se um λ ligeiramente negativo é plausível - e se um cenário de travagem e inversão da expansão é compatível com o conjunto total de observações.
Uma possível resposta a uma das grandes perguntas da cosmologia
Apesar das incertezas, o trabalho propõe uma resposta concreta para uma das questões mais profundas da cosmologia: o Universo tem um fim?
Nas palavras de Tye: “Para qualquer forma de vida, é natural querer saber como a vida começa e como a vida acaba - os pontos finais.” E acrescenta: “Para o nosso Universo, também é interessante saber: tem um começo? Na década de 1960, aprendemos que tem um começo. A pergunta seguinte é: ‘Tem um fim?’ Durante muitos anos, muitas pessoas pensaram que continuaria para sempre. É bom saber que, se os dados se confirmarem, o Universo terá um fim.”
O estudo foi publicado na Revista de Cosmologia e Física de Astropartículas.
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