Três novas análises estão desafiando um pressuposto central da cosmologia

O universo pode ser mais irregular do que os cosmólogos supunham

Por cerca de um século, a cosmologia moderna depende de um pressuposto simplificador: que, nas maiores escalas, o universo é aproximadamente uniforme e parece o mesmo em todas as direções. Essa ideia está dentro do modelo padrão FLRW, nomeado em homenagem a Alexander Friedmann, Georges Lemaître, Howard Robertson e Arthur Geoffrey Walker. Agora, segundo uma reportagem da New Scientist sobre três pré-prints recentes, estão surgindo evidências de que esse pressuposto pode estar errado.

Se o desafio se mantiver, não seria um pequeno ajuste. Quase todas as observações cosmológicas são interpretadas por meio da estrutura FLRW. Uma falha séria nessa base obrigaria a repensar como distância, expansão e estrutura são modeladas em todo o cosmos.

Um teste feito para falhar se o modelo padrão estiver incompleto

O primeiro dos três pré-prints, de Timothy Clifton e Asta Heinesen, propõe um novo teste para verificar se o modelo FLRW pode descrever com precisão o universo. A ideia é elegante em princípio. Os pesquisadores constroem combinações de fórmulas para distâncias cósmicas usando observações de supernovas e flutuações na densidade de matéria. Essas combinações devem resultar em zero se o FLRW estiver correto. Se não resultarem, isso sugeriria a necessidade de outro modelo.

A importância aqui não está apenas na proposta de um novo teste, mas no contexto ao redor dele. Outros testes já foram propostos antes e não produziram um sinal claro de que algo estivesse errado com o FLRW. A promessa da nova abordagem, como descrito na reportagem, é que ela pode ser mais निर्णitiva.

Aplicar o teste sem presumir a resposta

Os segundo e terceiro pré-prints, de Heinesen e Sofie Marie Koksbang, aplicam esse teste a dados cosmológicos existentes. Mas os pesquisadores primeiro precisaram resolver um problema metodológico. Análises anteriores muitas vezes extraíam medições de distância relevantes de maneiras que já assumiam a estrutura FLRW. Para testar o modelo de forma justa, eles precisavam de um caminho que não pressuponha sua correção.

Segundo a reportagem, a dupla encontrou como obter as medições de distância necessárias a partir dos dados sem embutir o FLRW no processo. Em seguida, usou uma abordagem baseada em IA conhecida como regressão simbólica para identificar fórmulas que se ajustassem a essas medições e pudessem ser usadas no teste.

O resultado foi claramente diferente de zero. Pela lógica do teste, isso sugere que o modelo FLRW é falho.

Por que um universo “mais granulado” importa

A reportagem enquadra a imagem emergente como um universo mais “granulado” do que os cosmólogos imaginavam. Essa formulação importa porque a visão padrão de homogeneidade e isotropia nunca afirmou que a matéria estivesse perfeitamente distribuída em todo lugar. Ela afirmava que, ao ampliar o zoom o suficiente, as irregularidades se suavizam. O novo trabalho sugere que isso talvez não ocorra de forma limpa o bastante para que a aproximação padrão permaneça válida.

Se for assim, as implicações são profundas. O modelo FLRW não é apenas uma teoria entre muitas. É o arcabouço usado para interpretar uma vasta gama de observações. Enfraquecê-lo pode alterar a forma como os cosmólogos inferem o comportamento do universo a partir dos dados que coletam.

Não está resolvido, mas é consequente

É importante destacar que o trabalho descrito aqui consiste em pré-prints, não em um consenso estabelecido. A própria reportagem observa a surpresa de Heinesen, que disse que o resultado rompe com muito do que veio antes. Isso, por si só, já é motivo para cautela. Desafios extraordinários a modelos de longa data normalmente exigem exame cuidadoso e replicação.

Ainda assim, a razão pela qual a reportagem é notável não é que prove que uma revolução já aconteceu. É que identifica um caminho plausível para que isso ocorra. Um teste cuidadosamente construído, uma forma de aplicá-lo sem assumir o modelo padrão de antemão e um resultado não nulo criam juntos um desafio técnico concreto, e não uma objeção filosófica vaga.

Um possível caminho pelas tensões da cosmologia

A New Scientist observa que as evidências emergentes podem ajudar a enfrentar alguns dos maiores mistérios da cosmologia. O texto-fonte não os enumera em detalhes, mas a implicação é clara: se uma aproximação central sobre a uniformidade em grande escala estiver errada, então algumas discrepâncias persistentes na interpretação cosmológica podem refletir parcialmente a própria estrutura, e não apenas os dados.

É por isso que o debate importa. Quando um campo se apoia fortemente em um único pressuposto simplificador, qualquer sinal confiável de que esse pressuposto falha pode se espalhar por tudo o que foi construído em cima dele. Por enquanto, o caso ainda está se formando. Mas, se essas análises resistirem ao escrutínio, a cosmologia talvez tenha de encarar a possibilidade de que o universo não é liso o suficiente para que seu modelo mais familiar continue sendo a descrição padrão da realidade.

Este artigo é baseado em uma reportagem da New Scientist. Leia o artigo original.