Novo estudo de pesquisadores do Departamento de Física, da Divisão de Ciências Fundamentais, do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), sobre a existência de uma 5ª dimensão no Universo, ganhou destaque, no mês de Maio, na revista chinesa de Física, Chinese Journal of Physics, com a publicação do artigo “Induced Equation of State for the Universe Epochs Constrained by the Hubble Parameter”, que recebeu uma menção especial do editor da revista. O artigo, fruto do doutorado em andamento de Marcelo Lapola, sob a orientação do Professor Doutor Manuel Malheiro, que generaliza um modelo proposto, em 2015, pelo Doutor Pedro Henrique Ribeiro da Silva Moraes, coorientador do atual estudo, descreve a possibilidade de existir uma 5ª dimensão no Espaço, o que poderia explicar não só a geração de energia e a consequente existência de matéria no Universo, como também a origem da energia escura responsável pela sua atual expansão acelerada.
O trabalho ainda recebeu destaque especial, em Junho, na revista Galileu, um dos principais veículos de divulgação científica no Brasil, e contou com a colaboração do Chefe da Divisão de Ciências Fundamentais do ITA, Professor Wayne de Paula, e com a contribuição dos cosmólogos Professores José Fernando de Jesus, da Universidade Estadual Paulista (UNESP), e Rodolfo Valentim, da Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), que realizaram a comparação das previsões teóricas do modelo com os dados observacionais mais recentes do parâmetro de Hubble, lei que mede a aceleração da expansão atual do universo.
Segundo explica o Professor Malheiro, a pesquisa foi desenvolvida considerando três hipóteses: a primeira propôs a existência de uma 5a dimensão no Universo, com uma taxa de expansão diferente das outras dimensões, as quais se expandem no nosso espaço-tempo homogêneo e isotrópico; a segunda trabalhou a associação da densidade de energia e pressão do Universo aos termos que envolvem a taxa de expansão da dimensão extra nas componentes da equação de Einstein, em cinco dimensões; e, finalmente, a terceira hipótese assumiu a existência de uma densidade de energia constante, associada à criação do vácuo nesse espaço de cinco dimensões. Com base apenas nestas três suposições, foi possível obter uma expressão para o parâmetro de Hubble, que mede a taxa de expansão do nosso Universo e sua evolução ao longo do tempo, ou seja, desde o Big Bang até os tempos atuais. Foi possível deduzir também uma única equação para a pressão do Universo, em função de sua densidade de energia ao longo do tempo, capaz de descrever de modo unificado as três Eras da evolução do Universo: a Era da Radiação, muito quente e com emissão de radiação eletromagnética de alta frequência; a Era da Matéria, período da formação das Galáxias, e a atual Era da Energia Escura, de expansão acelerada do Universo. No modelo Cosmológico padrão, cada uma destas Eras tem uma equação diferente para a pressão e a densidade de energia do Universo.
Como resultado da pesquisa, os pesquisadores conseguiram analisar a evolução temporal do parâmetro de Hubble, com a constante livre do modelo fixada pelo seu valor atual, obtendo um bom acordo com os dados observacionais. Tudo isso foi possível de se obter com apenas as três hipóteses do modelo, validando a descrição unificada da evolução do Universo com apenas uma relação entre a pressão e a densidade de energia do Universo para as suas três Eras. Esse resultado é inédito na Cosmologia, pois surge apenas da geometrização da estrutura do espaço-tempo, não considerando outras hipóteses, como a existência de campos extras na equação de Einstein propostos na maioria dos modelos existentes na literatura, que buscam obter essa descrição unificada.
O próximo passo, após tão relevantes descobertas, será entender a 5a dimensão e checar se essa pode ser detectada. Conforme pontua o Professor Malheiro, “talvez, ainda não a tenhamos encontrado por se tratar de uma dimensão muito pequena. Outra possibilidade trabalhada, inclusive, é o fato de nunca conseguirmos detectá-la, por ser infinitamente grande e impossível de ser alcançada, pois, como vivemos em um subespaço de quatro dimensões (as três direções espaciais mais o tempo), estamos presos num subespaço de dimensão inferior ao do Universo. Além disso, pretendemos explorar a proposta de que a densidade de energia associada ao vácuo no espaço de cinco dimensões, responsável pela energia escura, não seja constante como assumimos, mas tenha variado ao longo da evolução do Universo”.
Caso queira acessar a íntegra do artigo científico ou a matéria da revista Galileu, clique nos links a seguir:
www.sciencedirect.com/science/article/pii/S057790732100099X (link is external)
https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/Espaco/noticia/2021/06/estudo-d... (link is external)
Fonte: ITA
Edição: DCS-ITA
Revisão: ACS-DCTA
Foto: Nasa