'O espaço-tempo não é estático, e está se movendo como as ondas do mar' - dizem astrônomos

É como se estivéssemos em meio a um ritmo de flutuação cósmica...

Um novo estudo tenta esclarecer um grande problema de incompatibilidade entre duas das teorias mais bem-sucedidas que explicam como funciona nosso Universo - a mecânica quântica e a teoria da relatividade geral de Einstein - para resolver um dos grandes enigmas da natureza: o que causa a aceleração da expansão do nosso Universo. O estudo então sugere que o Universo é composto por uma constante flutuação no espaço-tempo.

"O espaço-tempo não é tão estático quanto parece; ele está em constante movimento", disse Qingdi Wang, da Universidade da Colúmbia Britânica.

"Esta é uma nova ideia em um campo onde não há muitas novas sugestões que abordam essa questão", disse Bill Unruh, professor de física e astronomia que supervisionou o trabalho de Wang.

Em 1998, os astrônomos descobriram que o nosso Universo está se expandindo a um ritmo cada vez maior, o que implica que o espaço não está vazio mas sim cheio de energia escura que afasta a matéria.

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O candidato mais natural para a energia escura é a energia do vácuo. Quando os físicos aplicam a teoria da mecânica quântica para aspirar energia, ela prevê que haveria uma densidade incrivelmente grande de energia de vácuo, muito maior do que a energia total de todas as partículas no Universo. Se isso for verdade, a teoria da relatividade geral de Einstein sugere que a energia teria um forte efeito gravitacional e a maioria dos físicos acreditam que isso faria explodir o Universo.

Ilustração artística nos mostra como um objeto distorce o tecido do espaço-tempo,

de acordo com a Teoria Geral da Relatividade de Albert Einstein.

Créditos: Nicolle Fuller

Felizmente, isso não acontece e o Universo se expande muito lentamente. Mas é um problema que deve ser resolvido para que a física fundamental possa progredir.

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Ao contrário de outros cientistas que tentaram modificar as teorias da mecânica quântica ou da relatividade geral para resolver o problema, Wang e seus colegas Unruh e Zhen Zhu (estudante de doutorado da UBC) sugerem uma abordagem diferente. Eles levaram a sério a ideia de que a grande densidade de energia de vácuo prevista pela mecânica quântica existe, e descobriram que estava faltando informações e cálculos importantes na teoria da energia do vácuo.

Seus cálculos fornecem uma imagem física completamente diferente do Universo. Neste novo quadro, o espaço em que vivemos está flutuando descontroladamente. Em cada ponto, oscila entre expansão e contração. À medida que oscila para frente e para trás, os dois quase se cancelam mutuamente, mas como num sutil efeito líquido, o Universo tende a se expandir lentamente, com uma taxa de aceleração.

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"Isso acontece em escalas muito pequenas, bilhões e bilhões de vezes menores do que um elétron", disse Wang.

"É semelhante às ondas que vemos no oceano", disse Unruh. "Elas não são afetadas pela dança intensa dos átomos individuais que compõem a água, mas elas se movimentam sobre ela."

Imagens: (capa-ilustração/divulgação) / Nicolle Fuller
17/05/17

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