Cosmólogos preocupados com sinal antigo que revela possíveis falhas nos modelos atuais de atenuação do espaço-tempo.

A alerta não veio com uma sirene, apenas com um ping discreto numa sala de controlo pouco iluminada na Virgínia Ocidental. Uma investigadora júnior olhou para o ecrã, franziu o sobrolho e inclinou-se, estreitando os olhos sobre uma linha de números que parecia errada da forma exactamente certa. O radiotelescópio tinha captado um sussurro vindo de muito para lá da nossa galáxia, algo tão antigo que a luz tinha partido antes de a Terra ter feito nascer as suas primeiras florestas.

Ela chamou o seu supervisor. Em menos de uma hora, havia uma videochamada com colegas na Europa e no Chile, ecrãs cheios de formas de onda granuladas e rostos entusiasmados. O sinal era ténue, esticado, cansado de uma viagem absurdamente longa.

No entanto, não estava tão cansado como as nossas melhores teorias dizem que deveria estar.

Quando um sinal antigo não se desvanece como devia

Pergunte a qualquer cosmólogo e ele dir-lhe-á que o espaço não está vazio. Actua sobre a luz, sobre a gravidade, sobre cada ondulação que tenta atravessá-lo. Ao longo de milhares de milhões de anos, os sinais deveriam rarefazer-se, esticar-se e dissolver-se suavemente no fundo cósmico.

Isto está embutido na matemática. A atenuação do espaço-tempo - o esbatimento e o alongamento da energia à medida que o universo se expande - é uma dessas suposições silenciosas que quase ninguém questiona. Sustenta a forma como estimamos distâncias, idades, até a rapidez com que o universo se está a separar a si próprio.

Por isso, quando um sinal do passado profundo chega mais brilhante, mais nítido ou simplesmente “errado” face a essas expectativas, a sala fica muito silenciosa.

A equipa por detrás desta última detecção não andava à caça de uma revolução. Estavam a vasculhar dados de levantamento de uma campanha de rádio de longa duração, a cruzar rajadas rápidas de rádio e ecos de frequência ultra-baixa do cosmos primordial. Um fotograma num conjunto massivo de dados parecia estranho.

O que viram foi uma assinatura extraordinariamente antiga, provavelmente de quando o universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos, que não se tinha desvanecido tanto quanto os modelos actuais dizem que teria de se desvanecer. Não era drasticamente mais brilhante, nem dramático ao estilo ficção científica; apenas de forma consistente e teimosa fora do intervalo esperado.

Essa pequena discrepância desencadeou uma reacção em cadeia familiar: mensagens frenéticas no Slack, chamadas nocturnas com colaboradores cépticos e uma série quase supersticiosa de verificações ao hardware. O primeiro pensamento de toda a gente foi “estragámos a calibração”. Ninguém queria que fosse o universo.

Depois de excluírem os suspeitos habituais - receptores com falhas, maus dados meteorológicos, falhas de software - a possibilidade desconfortável começou a impor-se. O seu modelo de como o espaço-tempo “consome” os sinais ao longo de distâncias cósmicas pode estar incompleto.

A atenuação do espaço-tempo não é um detalhe lateral. Está no coração da cosmologia padrão, a peça que nos diz como um fotão ou uma onda gravitacional perde energia enquanto percorre o tecido em expansão do espaço. É isso que introduzimos nas estimativas de energia escura, da densidade do universo, de quando as primeiras estrelas se acenderam.

Se um sinal antigo “sobreviveu à viagem” demasiado bem, uma de três coisas pode estar errada: a história de expansão que usamos, a estrutura do espaço-tempo em escalas extremas, ou a física da própria fonte. Nenhuma dessas opções deixa alguém a dormir descansado.

Como os cientistas estão a testar ao limite as margens do espaço-tempo

Quando um resultado ameaça um pilar da física, o primeiro instinto não é reescrever manuais. É tentar destruir o resultado. Por isso, o grupo avançou de forma dolorosamente metódica: a repetir a análise com software mais antigo, a passar os dados brutos por pipelines independentes, até a pedir a equipas rivais - que adorariam desmenti-los - que tentassem.

Há aqui um método aproximado. Passo um: eliminar todas as explicações aborrecidas. Passo dois: verificar se o sinal pode ter sido lenteado, amplificado ou distorcido por uma galáxia interveniente. Passo três: comparar com outros sinais antigos noutros comprimentos de onda - raios X, óptico, talvez até arquivos de ondas gravitacionais.

Pouco a pouco, ou se espreme a anomalia de volta para dentro da caixa da física conhecida, ou a caixa começa a estufar.

Um investigador sénior descreveu-o como tentar ouvir um único violino no meio de uma tempestade. O universo é ruidoso: pulsares crepitam, buracos negros rugem, o nosso próprio planeta zune com interferência de telefones, satélites e linhas de alta tensão. Repetiram o processo de detecção em momentos diferentes, com filtros diferentes, até a partir de observatórios diferentes.

Um padrão semelhante, “demasiado persistente”, apareceu em dados de arquivo de um outro conjunto de antenas na Austrália e depois num fragmento de dados registado por uma rede europeia de baixa frequência. Nenhum desses, isoladamente, teria feito manchetes. Em conjunto, formaram um coro discreto e inquietante.

Todos já passámos por isso: aquele momento em que os nossos próprios números se juntam contra nós e recusam encaixar na tendência esperada. Em ciência, essa sensação é partes iguais de receio e adrenalina.

No centro do enigma está uma expectativa simples: à medida que o universo se expande, os comprimentos de onda esticam-se e a energia espalha-se por um volume maior. Os sinais devem enfraquecer com a distância e com o tempo cósmico, aproximadamente de acordo com o que se chama a relação luminosidade–distância. Esta atenuação já está incorporada na forma como medimos supernovas, explosões de raios gama e a radiação cósmica de fundo.

Os novos dados sugerem que, a distâncias extremas e em frequências muito baixas, a “taxa de desvanecimento” pode não corresponder exactamente à receita padrão. Uma ideia especulativa é que o espaço-tempo, em escalas ultra-grandes, pode comportar-se como um meio ligeiramente dissipativo de uma forma que as nossas equações não capturam totalmente - ou, mais desconfortável ainda, como um meio que perde um pouco menos do que pensamos.

Sejamos honestos: ninguém rederiva todo o enquadramento cosmológico do zero sempre que chega um novo conjunto de dados. Assume-se que o andaime é sólido. Esta detecção dá um toque nesse andaime.

Viver com uma teoria que pode estar ligeiramente errada

Por detrás das manchetes dramáticas, há uma prática muito concreta neste tipo de crise. As equipas começam a ajustar apenas uma variável de cada vez nos seus modelos: e se o meio intergaláctico for um pouco mais irregular do que se assume? E se campos magnéticos primordiais protegerem subtilmente ondas de baixa frequência de perderem energia?

Vão correr milhares de universos simulados em supercomputadores, cada um com parâmetros ligeiramente alterados, e observar como os sinais simulados envelhecem e se desvanecem. Se algum cenário reproduzir consistentemente o que foi observado, esse torna-se a nova história candidata. Não um “eureka”, mais um “hum, este encaixa melhor”.

De fora, parece que estão a tentar dobrar a realidade para caber nos dados. Por dentro, parece sacudir cuidadosamente uma caixa trancada, a ouvir se há algum ruído.

Muitos dos cientistas mais jovens nestas colaborações confessam em silêncio a mesma preocupação: passarem anos a trabalhar numa anomalia subtil que afinal é apenas um pequeno erro de calibração. Colegas mais velhos dizem-lhes que isto faz parte do trabalho, como um músico passar meses à procura de um zumbido fantasma num amplificador.

Há também uma dimensão social que poucos artigos alguma vez mencionam. Carreiras constroem-se sobre modelos existentes; financiamentos dependem de não soar demasiado imprudente. Empurrar demasiado a ideia de “nova física” e ficas rotulado de dramático. Desvalorizá-la e alguém pode passar-te à frente. Navegar isso em cadeias de e-mails nocturnas exige tanto tacto como matemática.

Um pequeno consolo é que a história da cosmologia é uma sequência de quase-erros e correcções embaraçosas. O campo está habituado a engolir o orgulho de década em década.

“Cada vez que pensámos que o universo estava finalmente ‘compreendido’”, disse-me um cosmólogo, “acabou por se revelar que estávamos a olhar por um buraco de fechadura e a chamar-lhe janela.”

• Verificar o hardware duas vezes - Antes de reescrever equações, as equipas exigem auditorias independentes aos instrumentos e verificações cruzadas por outros observatórios.
• Comparar entre mensageiros - Procuram “parentes” do mesmo sinal na luz, no rádio e em ondas gravitacionais para evitar serem enganados por um único canal.
• Deixar grupos rivais atacarem o resultado - Os críticos mais valiosos são os que adorariam provar que estás errado e, por vezes, conseguem.
• Documentar os “caminhos aborrecidos” - Verificações negativas e explicações falhadas são registadas, para que equipas futuras não percam anos a repetir os mesmos becos sem saída.

O que isto pode significar para a forma como imaginamos o universo

Se estes sinais teimosos resistirem à tempestade de escrutínio que aí vem, vão desgastar algo em que a maioria de nós raramente pensa: a suposição silenciosa de que distância e tempo drenam energia de uma forma totalmente previsível. Isso não significa necessariamente partículas selvagens novas ou um multiverso. Pode apenas significar que o espaço-tempo, nas maiores escalas, tem uma personalidade ligeiramente diferente da que as equações nos slides sugerem.

Para si e para mim, o impacto prático é subtil, mas real. Modelos cosmológicos moldam a calibração do GPS, o desenho de satélites, até a forma como estimamos o risco de radiação cósmica em futuras viagens a Marte. Se a atenuação se comportar de forma diferente na fronteira do universo observável, poderemos precisar de novas regras de bolso sobre quão longe e quão ténue os nossos instrumentos devem apontar.

Esta história ainda está a meio da frase. Nos próximos anos, redes de baixa frequência mais sensíveis e novos detectores de ondas gravitacionais continuarão discretamente a escutar outros sussurros antigos que não se desvanecem exactamente “a tempo”. Quer a anomalia desapareça quer cresça, dir-nos-á algo cru e honesto sobre quanto ainda não sabemos.

Ponto-chave	Detalhe	Valor para o leitor
Sinais antigos não estão a desvanecer-se como esperado	Assinaturas de rádio de tempo profundo parecem menos atenuadas do que prevêem os modelos padrão	Sinais que “sobrevivem demasiado bem” sugerem que a nossa imagem do universo pode estar incompleta
Os cientistas estão a pôr o seu próprio trabalho à prova	Equipas independentes, múltiplos observatórios e universos simulados são usados para sondar a anomalia	Mostra como grandes afirmações científicas são desafiadas de todos os ângulos antes de serem aceites
O comportamento do espaço-tempo pode precisar de um ajuste fino	Pequenos ajustes em modelos de expansão, matéria intergaláctica ou propagação em baixa frequência estão em cima da mesa	Oferece uma forma realista de imaginar futuras actualizações à cosmologia sem exageros de ficção científica

FAQ:

• Pergunta 1: O que é exactamente a “atenuação do espaço-tempo”?
• Resposta 1: É o desvanecimento e alongamento esperado de sinais - como luz ou ondas gravitacionais - à medida que viajam por um universo em expansão. Ao longo de distâncias enormes, a energia espalha-se e os comprimentos de onda aumentam, pelo que chegam mais fracos e mais “vermelhos” do que quando foram emitidos.
• Pergunta 2: Isto significa que Einstein estava errado?
• Resposta 2: Não de uma forma simples de sim-ou-não. A maioria dos investigadores vê isto como um possível refinamento por cima da relatividade geral, ou um ajuste na forma como modelamos o universo em grande escala, em vez de uma substituição total das ideias de Einstein.
• Pergunta 3: A anomalia pode ser causada por tecnologia extraterrestre?
• Resposta 3: Não é isso que os dados sugerem. O sinal parece uma característica astrofísica natural que simplesmente envelheceu de forma surpreendente. Os cientistas verificam sempre explicações mundanas muito antes de saltarem para explicações extraordinárias.
• Pergunta 4: Em quanto tempo saberemos se a descoberta é real?
• Resposta 4: Pode demorar anos. Outros observatórios têm de confirmar padrões semelhantes, e instrumentos futuros com melhor sensibilidade terão um papel decisivo em confirmar ou dissolver a anomalia.
• Pergunta 5: Porque é que os não-cientistas se deveriam importar com isto?
• Resposta 5: Porque estas tensões subtis nos dados muitas vezes conduzem à próxima geração de tecnologia e de compreensão - desde melhores sistemas de navegação a novas formas de observar o cosmos. Também nos lembram que mesmo as nossas histórias mais confiantes sobre a realidade ainda são rascunhos.