Houve muita empolgação quando os cientistas testemunharam a violenta colisão de dois equipamentos ultradensos, estrelas massivas a mais de 100 metros de anos-luz da Terra no início deste ano. Eles não apenas captaram as ondas gravitacionais resultantes - ondulações na estrutura do espaço-tempo - como também viram um flash de luz praticamente instantâneo. Isso é emocionante por si só e foi a primeira evidência direta de uma fusão de estrelas de nêutrons.

Mas, da perspectiva de um cosmologista, o foto-acabamento das ondas gravitacionais e o flash de luz demoliram anos de pesquisa em um problema completamente não relacionado:por que a expansão do universo está se acelerando?

Acontece que o espaço e o tempo são realmente mutáveis, flexível, flexível e ondulante, ao invés de constante, fixo ou imóvel. Isso é conhecido desde que Einstein publicou sua teoria da relatividade geral, o que explica como a gravidade distorce o espaço-tempo. Os efeitos sutis que essa mutabilidade causa precisam ser levados em consideração até mesmo no GPS que faz seu navegador por satélite e iPhone funcionarem.

Uma previsão da teoria de Einstein era que deveria ser possível ao espaço-tempo ter ondas nele, como a superfície do mar. Eles seriam visíveis se pudéssemos, por exemplo, esmagar dois buracos negros. Essa previsão foi dramaticamente vista na primeira detecção de ondas gravitacionais pelo experimento LIGO em 2015. A descoberta abriu uma maneira totalmente nova de sondar o cosmos, e recebeu o Prêmio Nobel de Física.

A nova detecção de ondas gravitacionais da fusão de estrelas de nêutrons também tem implicações profundas para nossa compreensão do universo. No entanto, para os cosmologistas, foi o flash de luz 1,7 segundos após as ondas gravitacionais que foi a observação mais intrigante.

A câmera cósmica de velocidade

O atraso de 1,7 segundo é importante porque significa que as ondas gravitacionais e as ondas de luz viajaram quase exatamente a mesma velocidade. Na verdade, essas são duas das velocidades observadas mais próximas de todos os tempos:as duas diferiam apenas em uma parte em 10 bilhões.

Para colocar isso em contexto, se os radares de velocidade na estrada pudessem medir as diferenças de velocidade tão bem, você receberia uma multa por ir a 30,0000000000000001 mph em uma zona de 30 mph.

Em comparação com as melhores medições que os cosmologistas esperavam no futuro, isso é um milhão de bilhões de vezes melhor. Considerando que as ondas eletromagnéticas podem ter levado um pouco de tempo para escapar da turbulência de uma colisão de estrelas de nêutrons, para todos os efeitos, a diferença de velocidade é zero.

A cosmologia está em apuros. Temos um ótimo modelo que pode explicar a evolução do universo a partir de uma fração de segundo antes do big bang, até agora, aproximadamente 14 bilhões de anos depois. O problema é que, para explicar todas as observações, uma energia misteriosa chamada "energia escura" deve ser adicionada aos modelos. A energia escura é um grande problema, é responsável por cerca de 70% de toda a energia do universo, e não temos absolutamente nenhuma ideia do que seja.

Energia escura é gostar um efeito antigravitacional que está separando o universo e fazendo com que sua expansão se acelere. Então, para explicar a energia escura, cosmologistas tentaram mudar ou substituir a teoria de Einstein para ver se uma nova teoria do espaço-tempo poderia finalmente explicar os efeitos da energia escura.

Uma maneira que os cosmologistas tentaram fazer isso foi mudando a velocidade com que as ondas gravitacionais e a luz viajavam. Havia muitas teorias diferentes que tinham esse componente - cada uma com um nome peculiar, como galileões quárticos e quínticos, teorias de vetor-tensor, teorias proca generalizadas, teorias de bigravidade e assim por diante. Sem dados, qualquer uma das teorias poderia estar correta, e havia muitas pessoas esperançosas de que poderiam ser o próximo Einstein ou Newton.

Onde estamos agora?

Mas agora, em uma única observação de uma única fusão de estrela de nêutrons, uma grande variedade dessas foram enviadas para uma lata de lixo cosmológica em uma enxurrada de papéis (aqui, aqui, aqui, aqui, aqui e aqui). Portanto, nenhum novo Einstein ainda.

Na ausência de dados convincentes, ainda é possível que possamos atualizar Einstein para que possamos contabilizar a energia escura. Mas as oscilações dos dados das ondas gravitacionais deixaram muito pouco espaço de manobra.

Todas as teorias que sobreviveram à poda são muito mais simples do que as permitidas antes; e a teoria mais simples, e o líder, é que a energia escura é a energia do espaço vazio, e simplesmente tem o valor que observamos.

Outra explicação que sobreviveu é que é um campo semelhante ao de Higgs. O agora famoso bóson de Higgs é uma manifestação de um "campo de Higgs" - o primeiro "campo escalar" observado na natureza. Este é um campo que tem um valor em cada ponto no espaço-tempo, mas nenhuma direção. Uma analogia seria um mapa de pressão em uma previsão do tempo (valores em todos os lugares, mas sem direção). Um mapa do vento, por outro lado, não é um campo escalar, pois tem velocidade e direção geral. Além de Higgs, todas as partículas na natureza estão associadas a "campos quânticos" que não são escalares. Mas como o Higgs, a energia escura pode ser uma exceção:um campo escalar onipresente separando o universo em todas as direções.

Felizmente, não teremos que esperar muito antes que novos telescópios testem as teorias restantes e uma grande peça do quebra-cabeça cosmológico seja concluída.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.