O universo não é tão uniforme quanto pensávamos: A cosmologia precisar ser repensada!

Dectectadas estruturas cósmicas anisotrópicas em escalas de gigaparsecs!

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Por Marco Galoppo e Francesco Sylos Labini

Editado por Lisa Lock, revisado por Andrew Zinin

Traduzido e adaptado por Marco Centurion

A cosmologia moderna se apoia em uma hipótese simples, que diz que se observarmos escalas suficientemente grandes, a matéria deve estar distribuída de maneira uniforme, sem qualquer direção preferencial no cosmos. Esse conceito é conhecido como princípio cosmológico.

Créditos da imagem: Marco Galoppo, Francesco Sylos Labini/com base em dados do DESI, CC BY-SA

Agora, à medida que novos telescópios, tanto na Terra quanto no espaço, como o Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) e o Euclid, respectivamente, produzem mapas cada vez mais detalhados do universo, essa hipótese finalmente pode ser testada de forma adequada.

No artigo de Marco Galoppo e Francesco Sylos Labini, são apresentadas evidências de que a distribuição das galáxias não se torna uniforme nas maiores escalas que atualmente conseguimos investigar. Utilizando dados do DESI, identificamos padrões direcionais que se estendem por distâncias de vários bilhões de anos-luz.

O artigo pode ser lido na íntegra aqui.

Se confirmados, esses resultados obrigaram os físicos a repensar algumas ideias fundamentais sobre o universo, incluindo a natureza da matéria escura e a forma como a gravidade molda a distribuição da matéria nas maiores escalas cósmicas.

Um modelo que funcionou extraordinariamente bem

O princípio cosmológico sustenta o modelo cosmológico padrão, que fornece algo como uma "receita de bolo" para o universo, onde aproximadamente 5% de matéria comum, 25% de matéria escura e 70% de energia escura, a qual é representada pela letra grega Λ (lambda). Esse é o conhecido modelo padrão Lambda Matéria Escura Fria (ΛCDM).

O modelo tem sido extraordinariamente bem-sucedido até então. Por exemplo, ele descreve com impressionante precisão a história da expansão do universo, a formação dos elementos leves após o Big Bang e a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, que é a luz primordial emitida quando o universo se tornou transparente pela primeira vez.

No entanto, esse sucesso também tornou cada vez mais difícil ignorar as crescentes tensões observacionais.

A taxa de expansão do universo é conhecida como constante de Hubble, (a qual foi explicada no CentauriCast, nos episódios sobre o Universo Observável, sobre a Tensão de Hubble e sobre o próprio Edwin Hubble), mas as estimativas mais precisas da taxa atual de expansão do cosmos não concordam entre si. Isso deu origem a um desafio amplamente debatido ao modelo ΛCDM, que é chamada de tensão de Hubble.

Observações recentes de galáxias muito antigas realizadas pelo Telescópio Espacial James Webb também colocam em dúvida nossa compreensão sobre a formação das primeiras estruturas cósmicas.

Entretanto, muitos pesquisadores reconhecem que o quebra-cabeça mais intrigante é um dipolo anormalmente grande, ou seja, uma assimetria entre "uma direção e a direção oposta" no universo, observado na distribuição de quasares muito distantes e de radiogaláxias. Esse resultado contrasta fortemente com as previsões do modelo ΛCDM.

Por fim, no ano passado, dados do DESI desafiaram a própria natureza da energia escura, sugerindo que ela talvez não seja uma constante, como se supunha. Isso abala os alicerces da cosmologia moderna.

Investigando as estruturas cósmicas em grande escala

O DESI está construindo um dos mapas tridimensionais mais detalhados do universo já produzidos, medindo as posições das galáxias no céu e seus desvios para o vermelho, os chamados redshifts, que indicam a que distância elas se encontram.

“Nosso trabalho investiga se a distribuição da matéria realmente se torna homogênea e sem direções preferenciais nas maiores escalas que podemos observar. Em outras palavras, o princípio cosmológico é realmente sustentado pelos melhores dados disponíveis?”

diz os pesquisadores

Para testar essa hipótese, eles fizeram uso de uma técnica que mede a probabilidade de encontrar uma galáxia a uma determinada distância e em uma direção específica em relação a outra galáxia. Ao calcularem essa probabilidade para todos os pares de galáxias e, em seguida, fizeram a média dos resultados.

Se as galáxias estiverem distribuídas uniformemente, as direções desses pares deverão estar distribuídas de forma homogênea. Se, por outro lado, as galáxias estiverem organizadas em longos filamentos ou paredes cósmicas, um número maior de pares ficará alinhado em direções específicas.

Uma teia cósmica persistente.

Ao aplicar essa técnica às galáxias observadas pelo DESI, Marco e Francesco encontraram um sinal direcional claro. Os pares de galáxias não estavam orientados aleatoriamente, mas em vez disso, apresentavam alinhamentos que delineavam filamentos e paredes coerentes.

Isso não seria surpreendente se o sinal enfraquecesse em escalas maiores. Em vez disso, os padrões persistiram ao longo de distâncias gigantescas, estendendo-se por vários bilhões de anos-luz nas amostras mais profundas.

A teia cósmica não pareceu desaparecer em uma distribuição uniforme e sem direção preferencial nas maiores escalas que conseguimos testar.

Mesmo nas maiores escalas, o universo parece mais próximo de um novelo de fios emaranhados do que de uma névoa homogênea.

“Em seguida, comparamos as observações com universos simulados baseados no modelo padrão ΛCDM. A diferença foi impressionante. Os universos simulados exibiam padrões direcionais mais fracos e de menor extensão na distribuição da matéria. Já os dados reais do DESI revelavam estruturas mais intensas, persistindo ao longo de distâncias muito maiores.”

acrescentam.

Mas o que isso significa?

Os resultados sugerem que, dentro do modelo padrão, não houve tempo suficiente para que estruturas tão grandes se formassem.

Se as galáxias acompanham a distribuição geral da massa, incluindo a matéria escura, então o padrão observado em suas posições coloca em dúvida a hipótese de que o universo seja aproximadamente uniforme em escalas suficientemente grandes.

Uma possível explicação é que a matéria escura possa interagir de maneiras complexas e inesperadas, além daquelas previstas pelos modelos mais simples.

Outra possibilidade é que é preciso uma descrição geral mais complexa do universo, que permita que as não uniformidades em grande escala desempenhem um papel mais importante.

Ou talvez a resposta seja completamente diferente.

os pesquisadores ainda dizem:

“Nossos resultados revelam estruturas coerentes que se estendem por bilhões de anos-luz, muito maiores do que o esperado pelo modelo cosmológico padrão. Se forem confirmadas, elas violariam diretamente o princípio cosmológico.”

Isso sugeriria que a matéria permanece organizada em padrões de grande escala ao longo de distâncias muito maiores do que se imaginava até agora.

“O próximo passo não é mais especular, mas medir.”

Novos dados do DESI, do Euclid e de outros levantamentos astronômicos serão fundamentais. Se as evidências persistirem, os cosmólogos talvez precisem desenvolver novos modelos para explicar a formação das estruturas cósmicas e revisar nossa compreensão do universo em suas maiores escalas.

Artigo encontrado no site UniverseToday.com (originalmente publicado em 01/07/2026)

Link para acesso ao original: https://phys.org/news/2026-07-universe-uniform-thought-cosmology-radical.html