Um modelo de dimensão superior pode ajudar a explicar a aceleração cósmica sem energia escura

A energia escura continua entre os maiores quebra-cabeças em nossa compreensão do cosmos. No modelo padrão de cosmologia chamado Lambda-CDM, ela é explicada pela adição de um termo constante cosmológico na equação de campo de Einstein, introduzida pela primeira vez pelo próprio Einstein. Essa constante é muito pequena e positiva e carece de uma compreensão teórica completa do porquê de ter um valor tão pequeno. Além disso, a energia escura tem algumas características peculiares, como pressão negativa e não se dilui com a expansão cósmica, o que deixa pelo menos alguns de nós desconfortáveis.

Portanto, os físicos continuam buscando explicações alternativas para a aceleração cósmica. Anteriormente, em um artigo intitulado “Sobre a expansão acelerada do universo”, publicado no periódico Gravitação e CosmologiaExpliquei que se o universo existe em par com um antiuniverso que retrocede no tempo, podemos explicar essa aceleração cósmica sem energia escura.

No meu novo trabalho, que é o modelo do mundo-brana, ou seja, nosso universo, que é uma 3-brana imersa em alguma massa dimensional superior, eu poderia acabar com a elusiva energia escura, que eu elaboro agora.

Meu novo modelo e resultados

Neste modelo, começo com um cenário de branaworld onde nosso universo é ele próprio parte de um volume dimensional mais alto. Pense nisso como uma folha 2D flutuando no espaço 3D. Essas estruturas dimensionais mais baixas são chamadas de branas, e cada brana tem alguma tensão de brana constante — T — que desempenha um papel em sua dinâmica. Usei um modelo de brana de tensão variável e também promovi simultaneamente a constante de Newton 4D G para um campo escalar, mantendo a constante de Newton 5D vinda do volume para ser fixa.

Para nos deixar confortáveis, alguma teoria da gravidade modificada, como a teoria de Brans-Dicke, também promove a constante G de Newton para um campo escalar. Isso levou à dinâmica, que imita a equação padrão de Friedmann, mas agora o campo escalar G efetivamente desempenha o papel de campos de matéria em nosso universo, enquanto a matéria efetivamente desempenha o papel de energia escura. É eficaz no sentido de que agora estou considerando o efeito combinado vindo da tensão de brana variável também.

Portanto, sem usar nenhum termo de constante cosmológica, consegui explicar a energia escura com apenas dois campos conhecidos: campo escalar G, que é a constante de Newton 4D, mas agora é promovido a um campo escalar e campo de matéria. Consideramos a radiação como desprezível, o que é uma boa aproximação do nosso universo. Os resultados são publicados no periódico Cartas Eurofísicas.

Depois de trabalhar nos problemas da matéria escura e da energia escura, posso dizer que ou aceitamos que a relatividade geral está correta e que vivemos em um universo escuro com essas partículas de matéria escura e energia escura esquivas e peculiares, ou aceitamos que vivemos em um multiverso de dimensão superior.

Em relação às teorias da gravidade modificada, não me atrai que a Natureza selecione uma lei que continue variando com a distância (como frequentemente alegado pelos proponentes das teorias da gravidade modificada, como a MOND) ou então que isso irá minar a definição da própria lei. Minha intuição e experiência sugerem que a natureza prefere beleza, simplicidade e simetria, e as teorias da gravidade modificada simplesmente não atendem a esses critérios.

Do lado científico, resta apenas observações para determinar a verdade, que esperamos descobrir algum dia, dado o avanço científico que fizemos até agora.

Esta história faz parte do Science X Dialog, onde pesquisadores podem relatar descobertas de seus artigos de pesquisa publicados. Visite esta página para obter informações sobre o ScienceX Dialog e como participar.

Kumar é um estudante de doutorado no IIT Gandhinagar, Índia, trabalhando sob a supervisão do Dr. Arpan Bhattacharyya. As áreas de pesquisa de Kumar incluem relatividade geral, cosmologia, teoria do mundo-brana e termodinâmica do espaço-tempo.