To astrônomos nos anos 90, esses três fatos eram evidentes: o universo está se expandindo; Todo o assunto no universo está atraindo gravitatally toda a outra questão no universo; Portanto, a expansão do universo está desacelerando.
Duas colaborações científicas atribuíram a si mesmos a tarefa de determinar a taxa dessa desaceleração. Encontre essa taxa, eles imaginaram, e não saberia nada menos que o destino do universo. A expansão está desacelerando apenas o suficiente para acabar por parar? Ou está desacelerando tanto que acabará por parar, se reverter e resultar em uma espécie de big bang bang bangerang?
A resposta, que as duas equipes alcançaram independentemente em 1998, foi precisamente o oposto do que esperava.
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A expansão do universo não está desacelerando. Está acelerando.
A cosmologia geralmente se prestou a suposições impensadas que acabavam sendo exatamente erradas. O exemplo do Ur-GEOCENTRISMO. Ao longo do casal de milênios antes da invenção do telescópio no início dos anos 1600, o filósofo ocasional sugeriu que a Terra orbita o sol e não o contrário. Mas a grande maioria dos astrônomos podia simplesmente olhar para cima e se ver. O sol orbita a terra. A evidência era, bem, evidente.
Mas então, a maior parte da história da astronomia confiava em uma suposição impensada: os céus sempre estariam fora de alcance. Como os prisioneiros da parábola de Platão, estaríamos sempre à mercê de nossas limitações perceptivas, tentando entender os movimentos em um reino celestial bidimensional que era o equivalente cósmico a uma parede de caverna. A invenção do telescópio na primeira década do século XVII anulou as duas suposições: a Terra orbita o Sol; Os céus estão ao nosso alcance.
Mais descobertas telescópicas seguiram isso, em extensões variadas, contradiz um “fato” auto-evidente após o outro: montanhas na lua, luas em torno de Júpiter, novas estrelas, novos planetas. Algumas suposições acabaram por não ter sido apenas impensadas, mas impensáveis. Como alguém na história da civilização já olhou para Saturno e pensou: “Estou assumindo que não tem anéis”?
O fato de o universo estar se expandindo – a principal premissa que leva à busca dos anos 90 pela taxa de desaceleração – foi uma revelação que ninguém viu chegar, incluindo os dois teóricos que tornaram a descoberta não apenas concebível, mas inevitável.
O primeiro, Isaac Newton, teria que dar dois saltos contra -intuitivos de lógica para chegar a uma conclusão tão chocante. Ele precisaria imaginar que o universo era capaz de fazer o que era evidentemente não estava fazendo: desmoronar. Então ele precisaria concebê -lo como fazer o oposto: ficando maior.
Albert Einstein, o segundo teórico que abriu o caminho para a descoberta de expansão, concebeu isso. Em novembro de 1915, ele apresentou as equações subjacentes à sua teoria geral da relatividade; 15 meses depois, ele aplicou essas equações, pois formulou o tópico no título do artigo, “Considerações Cosmológicas”. Segundo sua matemática, o universo deve ser volátil ao longo do tempo, expandindo ou contratando. Para evitar essa implicação perturbadora, ele introduziu uma variável, L, o símbolo grego para Lambda, para equilibrar sua equação. O valor do Lambda seria o que precisava ser para satisfazer a preferência de Einstein por um universo em perfeita equilíbrio.
O “erro” de cada teórico, como Einstein caracterizou sua própria recusa em confiar em sua matemática, era compreensível. Newton e Einstein, por mais intelectualmente excepcionais, ainda eram apenas humanos. O universo era estático. Se existisse evidências em contrário, certamente não era óbvio.
E então foi. No início da década de 1920, o astrônomo americano Edwin Hubble implantou o novo telescópio de 100 polegadas no topo do Monte Wilson, na Califórnia, para observar algumas das manchas nebulosas nas regiões mais distantes dos telescópios anteriores. Usando variáveis de cefeida (estrelas que alegram e escurecem com a regularidade do relógio) como uma medida de distância, ele inferiu que pelo menos algumas dessas nebulosas eram na verdade “universos da ilha” – Galaxies – além de nossa própria Via Láctea. Em seguida, ele usou os desvios vermelhos dessas galáxias para inferir não apenas que as galáxias estão se afastando de nós e uma da outra-uma descoberta de redefinição de ciências-mas também sua taxa.
Quando Hubble plotou essas distâncias contra essas velocidades em um x/y Gráfico, ele encontrou uma correlação direta: quanto mais distante as galáxias, mais rápido elas estavam se afastando de nós. Assim, o universo deve estar se expandindo. O astrônomo belga Georges Lemaître chegou independentemente da mesma conclusão, trabalhando não a partir de seus próprios dados, mas das equações de Einstein. Trace a expansão para trás, ele argumentou, e você chegaria a um “átomo primário”.
As evidências que apoiam a existência de um “big bang” não chegaram até 1964, na forma de um fundo de radiação de microondas que parece permear todo o espaço. Os teóricos previram a existência de um pano de fundo como a relíquia de uma origem explosiva, embora os dois astrônomos dos dois Bell Labs que primeiro detectassem a radiação inicialmente o demitam como ruído, possivelmente o resultado de excrementos de pombo alinhados no chifre gigante de sua antena de rádio. Quatro físicos da Universidade de Princeton, nas proximidades, reconheceram que a observação correspondia à previsão principal da teoria do Big Bang.
Seis anos depois, o astrônomo americano Allan Sandage lançou cosmologia como “a busca por dois números”. Um número foi a “taxa de expansão” agora. O outro, no entanto, abrigou a suposição impensada que motivaria duas equipes de pesquisadores um quarto de século depois: “A desaceleração na expansão” ao longo do tempo.
Ambas as equipes que tentam medir a desaceleração cósmica seguiram a metodologia de Velocidade de plotagem do Hubble versus a distância em um gráfico (usando as magnitudes de um tipo de estrela explosiva, ou supernova, em vez de variáveis de cefeida). Ambas as colaborações esperam encontrar a mesma correlação direta que o Hubble – pelo menos no início. A certa distância, porém, eles assumiram que a linha se afastaria de sua trajetória e mergulho de 45 graus, indicando que as magnitudes aparentes das supernovas eram mais brilhantes e, portanto, mais próximas do que em um universo que se expandiam a uma taxa constante.
E se afastar de sua trajetória de 45 graus que a linha fez. Só não mergulhou. Ele se levantou. As supernovas eram mais metas e, por mais longe, do que estariam em um universo que se expandiu a uma taxa constante. A expansão do universo, concluiu as equipes rivais, não está desacelerando. De alguma forma, está acelerando.
Dark Energy – como cosmólogos passou a chamar o que estava causando a aceleração -, logo se tornou parte do modelo cosmológico padrão, juntamente com a matéria escura e a matéria “regular”, as coisas de nós. As observações do mesmo fundo cósmico de microondas que, na década de 1960, ajudaram a validar a interpretação do Big Bang da cosmologia, revelou os ingredientes do universo. Ao estudar os padrões da radiação, os cientistas refinaram as contribuições para a densidade de energia em massa do universo para um nível de precisão requintado: 4,9 % dela deve ser uma matéria comum, 26,8 % de matéria escura, 68,3 % de energia escura. O modelo, os cosmologistas acredita, é sólido.
Mas não impecável. Nem mesmo completo. O que é energia escura? O que é matéria escura? De fato, mesmo depois de todos esses anos: qual é o destino do universo? Apenas neste ano, o instrumento espectroscópico de energia escura no Arizona forneceu evidências de que a energia escura pode ter mudado ao longo da evolução do universo. Os cosmologistas acharam as evidências convincentes, embora seu significado – apenas suas implicações para o modelo padrão de cosmologia – seja ilusória.
Então: a cosmologia sobre o precipício de outra reversão? Outra revolução? Se a história é algum guia, a resposta é: talvez. Para todos os cosmologistas de hoje, eles podem estar trabalhando sob uma suposição aparentemente inatacável, evidente e incorreta. Talvez até impensando um.
Já aconteceu antes.
