Cientistas que trabalham numa colaboração internacional rastrearam a forma como a estrutura do Universo cresceu ao longo dos últimos 11.000 milhões de anos, fornecendo o teste com maior precisão até à data de como a gravidade se comporta a escalas muito grandes. E o que descobriram é que ela actua como o físico Albert Einstein previu na sua inovadora teoria da relatividade geral de 1915.

As descobertas anunciadas na terça-feira fazem parte de um estudo de anos sobre a história do cosmos centrado na energia escura, uma força invisível e enigmática que está a acelerar a expansão contínua do Universo. Os investigadores utilizaram um ano de observações do Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) no Observatório Nacional de Kitt Peak, no Arizona (Estados Unidos), que consegue captar a luz de 5000 galáxias em simultâneo.

A gravidade é uma das forças fundamentais do Universo. A teoria de Einstein relacionou o espaço, o tempo e a gravidade, afirmando que concentrações de massa e energia curvam a estrutura do espaço-tempo, influenciando o movimento de tudo o que passa nas proximidades.

“A teoria da relatividade geral de Einstein descreve o movimento de objectos maciços num campo gravitacional que eles criam. É uma das teorias físicas mais bem-sucedidas que temos. A descoberta do Universo em aceleração, no entanto, levou a que se sugerisse que talvez a relatividade geral precisasse de ser modificada”, disse o cosmólogo Dragan Huterer, da Universidade do Michigan, co-líder do grupo de trabalho que interpretou os dados cosmológicos do DESI.

Mas as novas descobertas do DESI revelaram que a gravidade está a comportar-se como Einstein previu que aconteceria.

O Big Bang, ocorrido há 13.800 milhões de anos, deu início ao Universo e este tem vindo a expandir-se desde então. Em 1998, os cientistas revelaram que esta expansão estava, na realidade, a acelerar, sendo a energia escura a razão hipotética para tal.

A estrutura cósmica

As novas descobertas do DESI centraram-se no crescimento daquilo a que se chama a “estrutura cósmica”, que remonta a quando o Universo tinha cerca de 20% da sua idade actual. Esta estrutura refere-se à organização da matéria em grande escala, com galáxias, aglomerados de galáxias e superaglomerados de galáxias ainda maiores, que não estão distribuídos ao acaso no Universo, mas formam uma teia cósmica – redes entrelaçadas de filamentos e paredes – com imensos vazios no meio. Esta estrutura resulta da atracção gravitacional da matéria em todo o cosmos.

A nova análise baseou-se em observações do DESI de quase seis milhões de galáxias e dos seus núcleos luminosos, datadas de há 11 mil milhões de anos.

Em Abril, os cientistas do DESI revelaram o maior mapa tridimensional do cosmos e anunciaram descobertas que sugerem que a energia escura pode não ser uma força imutável, mas sim dinâmica, evoluindo ao longo do tempo. Essas descobertas centraram-se numa característica específica da forma como as galáxias se agrupam. A nova análise alargou o âmbito.

“Os nossos dados do DESI mostram que está de acordo com a teoria da gravidade de Einstein, mas ainda favorece uma energia escura dinâmica – e encontrá-las simultaneamente é uma novidade”, disse o astrofísico Mustapha Ishak-Boushaki, da Universidade do Texas em Dallas e co-líder do grupo de trabalho.

“A energia escura parece ser dinâmica e estar a enfraquecer. Isso muda o futuro da evolução do Universo, que não precisa de estar sempre em expansão acelerada”, acrescentou Ishak-Boushaki. “O forte indício de que a energia escura é dinâmica é o achado mais importante desde a descoberta da aceleração cósmica em 1998.”

O conteúdo do Universo inclui matéria comum – estrelas, planetas, gás, poeiras e todas as coisas familiares na Terra, incluindo pessoas e pipocas –, bem como matéria escura, que é matéria invisível que pode constituir cerca de 27% do cosmos, e energia escura, que pode representar 68% do cosmos.

“A energia escura é responsável pela expansão acelerada do Universo. A natureza física da energia escura é actualmente desconhecida”, disse Dragan ​Huterer.

As novas descobertas parecem corroborar o actual modelo-padrão da cosmologia que inclui a teoria da relatividade geral. “Verificar se o modelo-padrão é de facto o modelo correcto está na vanguarda da investigação em cosmologia”, disse Dragan ​Huterer.

A colaboração do DESI envolve mais de 900 investigadores de mais de 70 instituições de todo o mundo e é gerida pelo Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, do Departamento de Energia dos EUA. A nova investigação foi publicada em vários artigos científicos no repositório online arXiv antes da revisão pelos pares.