A cosmologia moderna se apoia em uma premissa fundamental: que, nas maiores escalas, o Universo é homogêneo e isotrópico – isto é, a matéria está distribuída de forma uniforme e o cosmos aparenta ser o mesmo em todas as direções. Essa ideia, incorporada ao modelo de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW), é a base do chamado modelo padrão da cosmologia (ΛCDM). Mas uma série de estudos coordenados pela física Asta Heinesen, do Instituto Niels Bohr e da Queen Mary University, encontrou indícios de que essa premissa pode não ser inteiramente verdadeira.
A equipe desenvolveu métodos inéditos para testar a consistência do FLRW usando dados observacionais reais – incluindo o catálogo de supernovas Pantheon+, medições do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI) e levantamentos de oscilações acústicas de bárions. Os resultados, disponíveis no arXiv e ainda em pré-impressão, apontam para desvios leves, porém intrigantes, do comportamento esperado.
Dois efeitos que podem distorcer a geometria cósmica
Dois fenômenos podem distorcer a percepção da geometria cósmica. O primeiro, chamado efeito Dyer-Roeder, ocorre porque a luz de objetos distantes atravessa principalmente regiões quase vazias do espaço, fazendo com que a densidade de matéria pareça menor do que realmente é. O segundo é a retroação cosmológica: o crescimento de grandes estruturas (aglomerados e vazios) pode alterar a própria taxa de expansão do universo.
A equipe usou técnicas de aprendizado de máquina — especificamente regressão simbólica — para reconstruir a história da expansão cósmica diretamente dos dados, sem impor um modelo teórico. Depois, compararam os resultados com as previsões do FLRW. As análises revelaram desvios pequenos, mas estatisticamente relevantes, com significância entre 2 e 4 sigma (enquanto o padrão ouro para uma descoberta é 5 sigma).
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Análise ainda passa por desafios
As análises revelaram desvios modestos, mas estatisticamente relevantes, da uniformidade prevista. A significância variou entre 2 e 4 sigma, dependendo do conjunto de dados e do método empregado. Em física, o limiar para declarar uma descoberta é geralmente 5 sigma – o que significa que os novos indícios ainda são preliminares, mas suficientemente intrigantes para merecer atenção.
“Observamos uma violação surpreendente de um teste de consistência de curvatura FLRW, sugerindo uma nova física além do modelo padrão”, afirmou Heinesen ao Live Science. “Isso pode ser devido a vários efeitos, mas mais pesquisas são necessárias para determinar a causa exata.”
Se os desvios se confirmarem com dados futuros, as consequências seriam profundas. Muitas das propostas para resolver as atuais tensões cosmológicas – como energia escura evolutiva, gravidade modificada ou novas formas de matéria – estão baseadas no arcabouço FLRW. Uma violação dessa premissa exigiria repensar os fundamentos da cosmologia.
Os autores fazem questão de ressaltar que as evidências ainda são preliminares. Os conjuntos de dados atuais são limitados, especialmente para medições da taxa de expansão em diferentes épocas. Levantamentos futuros, com maior precisão, serão decisivos para confirmar ou refutar os indícios.
O método já pode ser aplicado aos dados existentes, e a expectativa é que, em poucos anos, seja possível confirmar ou refutar os indícios. Até lá, a pergunta sobre se o universo é realmente uniforme nas maiores escalas continua aberta – e a resposta pode exigir uma verdadeira revolução na cosmologia.
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