Estudo de brasileiros explica taxa de expansão do universo

A expansão do Universo ainda é um assunto complexo para se entender, mas brasileiros podem ter feito uma descoberta impressionante, que ajudará os cientistas a conhecerem mais sobre esse campo científico.

Essa expansão acelerada, que acontece por conta da energia escura, representa um dos maiores desafios da astronomia contemporânea.

Por isso, um estudo recente conduzido por pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (UNESP) tentou encontrar conceitos que facilitassem a compreensão.

Agora, eles propõem a utilização da termodinâmica para abordar esse fenômeno.

Expansão do universo

Via Canaltech

A noção da expansão do universo surgiu inicialmente em 1927 por Georges Lemaître, um astrônomo e padre que introduziu o conceito do Big Bang ao mundo.

Dois anos depois, Edwin Hubble corroborou essa ideia ao observar o afastamento das galáxias mais distantes de nós. Inclusive, ele se tornou a referência no assunto centenas de anos depois.

Desde então, os astrônomos têm empregado uma constante para descrever a taxa de expansão, inicialmente determinada por Hubble com considerável margem de incerteza.

Atualmente, embora existam medições muito mais precisas, estas ainda apresentam divergências entre si.

O que se sabe

Em 1998, os astrônomos fizeram uma descoberta crucial: a expansão do universo estava se acelerando. Isso levou à conclusão de que a chamada constante de Hubble não era realmente constante, mas sim uma taxa que se altera com o tempo.

Essa observação deu origem ao conceito de energia escura, uma força invisível que impulsiona essa aceleração na expansão cósmica.

No entanto, o que exatamente é essa energia escura ainda permanece um mistério.

Consequentemente, existe um grande debate e diversas hipóteses para tentar explicar esse fenômeno enigmático.

Agora, o novo estudo sugere que a variação na taxa de expansão ao longo do tempo pode ser comparada a uma transição de fase termodinâmica.

Via Negative Space

Nova teoria brasileira

As medições atuais indicam que a expansão é adiabática e anisotrópica, ou seja, ocorre sem troca de calor e de forma desigual em diferentes regiões do universo.

Nesse caso, conceitos fundamentais da termodinâmica permitem inferir que toda expansão adiabática está acompanhada de um resfriamento, como explicam os líderes do estudo.

Mesmo em um sistema em expansão que não troca calor com o ambiente, ocorre um resfriamento devido à perda de energia interna durante o trabalho de expansão.

Da mesma forma, quando um sistema se contrai adiabaticamente, o trabalho realizado resulta em um aumento de energia e, consequentemente, de temperatura.

Essa relação entre expansão adiabática e resfriamento é conhecida como efeito barocalórico e pode ser quantificada através de um parâmetro chamado razão de Grüneisen.

Aplicação na prática

O que os pesquisadores da UNESP realizaram foi a aplicação do parâmetro de Grüneisen efetivo para descrever aspectos da expansão do universo.

De acordo com a equipe, isso introduz uma nova abordagem para investigar os efeitos anisotrópicos relacionados à expansão do universo. A equipe sugere também que a transição de um regime de expansão desacelerada para uma acelerada.

Ou seja, sai da era dominada pela radiação e pela matéria e passa para a era dominada pela energia escura. Isso se assemelha a uma transição de fase termodinâmica.

Além disso, o estudo revela que o parâmetro de Grüneisen efetivo muda de sinal quando a expansão do universo transita de desacelerada para acelerada.

Conforme explicação, essa mudança de sinal apresenta uma semelhança marcante com as assinaturas típicas de transições de fase na física da matéria condensada.

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Se confirmarem essa constatação, implicaria que a constante cosmológica (representada por Λ, ou Lambda) utilizada no modelo Λ-CDM (Lambda-Cold Dark Matter) possui um valor variável, em oposição ao modelo atual que considera Λ como uma constante fixa.

Essa modificação introduziria uma dependência temporal para essa constante, fornecendo novos insights sobre o universo.

A descoberta brasileira é tão importante que saiu na revista Results in Physics. Agora, cientistas do mundo inteiro avaliam esse novo caminho para entender mais sobre o universo e seu crescimento.

Fonte: Canaltech

Imagens: Canaltech, Needpix, Negative Space