A teoria padrão da cosmologia é baseada em quatro coisas: a estrutura do espaço e do tempo, matéria, matéria escura e energia escura. Destes, a energia escura é a que menos entendemos atualmente. Dentro do modelo padrão, a energia escura faz parte da estrutura do espaço e do tempo descrita pela relatividade geral. É uniforme em todo o cosmos e expressa como um parâmetro conhecido como constante cosmológica. Mas as observações iniciais do Instrumento espectroscópico de energia escura (DESI) sugerem que a taxa de expansão dos quadrinhos pode variar com o tempo. Se novas observações reforçarem isto, poderá abrir modelos cosmológicos a alternativas à relatividade geral conhecidas como gravidade modificada.
Num artigo recente sobre arXivos autores analisam uma versão da gravidade modificada conhecida como teoria de Horndeski. A teoria é baseada em uma generalização da relatividade geral. A teoria original de Einstein baseava-se no princípio da equivalência, do qual ele derivou uma descrição generalizada do espaço-tempo através do que é conhecido como tensor métrico. A partir disso, você pode derivar as equações de movimento para objetos em um campo gravitacional, assim como as leis de Newton levam a equações de movimento para objetos sob forças físicas e gravitacionais.
A relatividade geral é o modelo mais simples com um tensor métrico. A teoria de Horndeski é o modelo mais geral com tensor métrico e permite a presença de um campo escalar uniforme. Existem casos especiais da teoria de Horndeski, como o Modelo Brans-Dicke e o modelo de quintessência. Ambos os modelos têm sido usados para descrever a energia escura de uma forma mais geral, bem como a matéria escura em alguns casos. Embora as observações de ondas gravitacionais, aglomerados galácticos e expansão cósmica restrinjam estes modelos até certo ponto, não os excluem totalmente. Até agora, os nossos dados sobre a energia escura não são suficientemente ricos para distinguir entre alternativas.
Este último trabalho analisa os resultados do DESI no contexto dos modelos de Horndeski, analisando especificamente como podem abordar a evolução temporal da expansão cósmica sugerida pelos dados do DESI. Descobriu-se que se a evolução temporal for considerada correta, então uma gravidade modificada é um ajuste melhor do que o modelo padrão. O estudo continua mostrando que os modelos de Horndeski só funcionam onde a evolução temporal do campo escalar se correlaciona com a evolução temporal proposta da matéria escura. Isto exclui alguns modelos de Horndeski que têm sido usados para explicar a matéria escura.
No geral, os autores argumentam que as observações do DESI tornam a teoria de Horndeski uma alternativa viável à relatividade geral. Isto é, se os dados se mantiverem. O Instrumento Espectroscópico de Energia Escura é ainda em seus estágios iniciaise ainda não sabemos quais serão os resultados finais. Mas é claro que o lugar de Einstein no trono teórico não está totalmente garantido, e a teoria de Horndeski pode ser a que roubará a coroa.
Referência: Chudaykin, Anton e Martin Kunz. “Interpretação modificada da gravidade da energia escura em evolução à luz dos dados DESI.” Pré-impressão arXiv arXiv:2407.02558 (2024).
