Em 30 de junho de 1905, Albert Einstein iniciou uma revolução com a publicação da teoria da Relatividade Especial. Essa teoria, entre outras coisas, afirmou que a velocidade da luz no vácuo é a mesma para todos os observadores, independentemente da fonte. Em 1915, ele continuou com a publicação de sua teoria da Relatividade Geral, que afirmava que a gravidade tem um efeito de distorção no espaço-tempo. Por mais de um século, essas teorias têm sido uma ferramenta essencial na astrofísica, explicando o comportamento do Universo em larga escala.
No entanto, desde os anos 90, os astrônomos estão cientes do fato de que o Universo está se expandindo a um ritmo acelerado. Em um esforço para explicar a mecânica por trás disso, as sugestões variaram desde a possível existência de uma energia invisível (isto é, energia escura) até a possibilidade de que as equações de campo da Relatividade Geral de Einstein estivessem quebrando. Mas, graças ao trabalho recente de uma equipe de pesquisa internacional, agora se sabe que Einstein estava certo o tempo todo.
Utilizando o espectro de múltiplos objetos de fibra (FMOS) no telescópio Subaru, a equipe - liderada por pesquisadores do Instituto Japonês de Física e Matemática do Universo (Kavli IMPU) e da Universidade de Tóquio - criou a mais profunda tecnologia 3D mapa do universo até o momento. No total, este mapa contém cerca de 3.000 galáxias e abrange um volume de espaço medindo 13 bilhões de anos-luz.
Para testar a teoria de Einstein, a equipe - liderada pelo Dr. Teppei Okumura, pesquisador do projeto Kavli IPMU - usou informações obtidas pelo FastSound Project nos últimos anos. Como parte de seu esforço para verificar as origens da aceleração cósmica, este projeto conta com dados coletados pelo telescópio Subaru para criar uma pesquisa que monitora o desvio para o vermelho das galáxias.
Pelo que foi observado ao longo de 40 noites (entre 2012 e 2014), o FastSound Survey conseguiu determinar a velocidade e o agrupamento de mais de 3.000 galáxias distantes. Medindo suas distorções no espaço de desvio para o vermelho para ver a rapidez com que estavam se movendo, Okumura e sua equipe conseguiram rastrear a expansão dessas galáxias a uma distância de 13 bilhões de anos-luz.
Esse foi um feito histórico, visto que os modelos 3D do Universo anteriores não foram capazes de atingir mais de 10 bilhões de anos-luz. Mas, graças ao FMOS no telescópio Subaru, que pode analisar galáxias a 12,4 a 14,7 bilhões de anos-luz de distância, a equipe conseguiu quebrar esse recorde. Eles então compararam os resultados ao tipo de expansão previsto pela teoria de Einstein, particularmente a inclusão de sua constante cosmológica.
Introduzida originalmente por Einstein em 1917 como uma adição à sua teoria da Relatividade Geral, a constante cosmológica era basicamente uma maneira de conter a gravidade e alcançar um Universo estático. E embora Einstein tenha abandonado essa teoria quando Edwin Hubble descobriu que o Universo estava se expandindo, ele passou a ser uma parte aceita do modelo padrão da cosmologia moderna (conhecido como modelo Lambda-CDM).
O que a equipe de pesquisa descobriu foi que, mesmo a uma distância de 13 bilhões de anos-luz do Universo, as regras da Relatividade Geral ainda são válidas. "Testamos a teoria da relatividade geral mais do que nunca", disse Okumura. "É um privilégio poder publicar nossos resultados 100 anos depois que Einstein propôs sua teoria".
Esses resultados ajudaram a resolver algo que os astrônomos têm intrigado há décadas, que era se a constante cosmológica de Einstein poderia ou não ser consistente com um universo em expansão. E, embora várias experiências tenham confirmado que a Relatividade Geral correspondia aos dados observacionais, elas foram um pouco limitadas no passado.
Por exemplo, o experimento Pound-Rebka, realizado em 1960, foi a primeira confirmação da teoria de Einstein. No entanto, esse experimento e os muitos que se seguiram nas décadas seguintes foram indiretos ou confinados ao Sistema Solar. Um experimento de 2010 conduzido por pesquisadores da Universidade de Princeton confirmou a Relatividade Geral a uma distância de 7 bilhões de anos-luz.
Mas com esse experimento, a Relatividade Geral foi confirmada a uma distância de 13 bilhões de anos-luz, o que representa a grande maioria do Universo que podemos ver (que é de 13,8 bilhões de anos-luz). Parece que mesmo um século depois, as teorias de Einstein ainda estão se mantendo. E considerando que ele certa vez afirmou que a constante cosmológica era o "maior erro" de sua carreira científica!
