News

O Universo está se destruindo? O que mostra o novo estudo sobre energia escura

Restos de uma Supernova Tipo Ia. NASA / CXC / U.Texas, CC BY

Sydney, Austrália:

Do que é feito o universo? Esta questão tem motivado os astrônomos há centenas de anos.

Durante o último quarto de século, os cientistas acreditaram que coisas “normais”, como átomos e moléculas que constituem você, eu, a Terra e quase tudo que podemos ver, representam apenas 5% do universo. Outros 25% são “matéria escura”, uma substância desconhecida que não podemos ver, mas que podemos detectar através da forma como afecta a matéria normal através da gravidade.

Os 70% restantes do cosmos são feitos de “energia escura”. Descoberta em 1998, esta é uma forma desconhecida de energia que se acredita estar a fazer o Universo expandir-se a um ritmo cada vez maior.

Em um novo estudo que será publicado em breve no Astronomical Journal, medimos as propriedades da energia escura com mais detalhes do que nunca. Os nossos resultados mostram que pode ser uma hipotética energia de vácuo proposta pela primeira vez por Einstein – ou pode ser algo mais estranho e mais complicado que muda ao longo do tempo.

O que é energia escura?

Quando Einstein desenvolveu a Teoria Geral da Relatividade, há mais de um século, percebeu que as suas equações mostravam que o Universo deveria estar a expandir-se ou a encolher. Isto lhe pareceu errado, então ele adicionou uma “constante cosmológica” – um tipo de energia inerente ao espaço vazio – para equilibrar a força da gravidade e manter o universo estático.

Mais tarde, quando o trabalho de Henrietta Swan Leavitt e Edwin Hubble mostrou que o Universo estava de facto em expansão, Einstein eliminou a constante cosmológica, chamando-a o seu “maior erro”.

No entanto, em 1998, duas equipas de investigadores descobriram que a expansão do Universo estava na verdade a acelerar. Isto implica que, afinal, pode existir algo bastante semelhante à constante cosmológica de Einstein – algo que hoje chamamos de energia escura.

Desde essas medições iniciais, temos utilizado supernovas e outras sondas para medir a natureza da energia escura. Até agora, estes resultados mostraram que a densidade da energia escura no Universo parece ser constante.

Isto significa que a força da energia escura permanece a mesma, mesmo à medida que o universo cresce – ela não parece se espalhar de forma mais tênue à medida que o universo cresce. Medimos isso com um número chamado c. Constante cosmológica de Einstein em efeito definido c para -1, e observações anteriores sugeriram que isso estava certo.

Estrelas explodindo como varetas de medição cósmicas

Como medimos o que existe no universo e quão rápido ele está crescendo? Não temos fitas métricas enormes ou escalas gigantescas, por isso usamos “velas padrão”: objetos no espaço cujo brilho conhecemos.

Imagine que é noite e você está em uma longa estrada com alguns postes de luz. Todos esses postes têm a mesma lâmpada, mas os postes mais distantes são mais fracos que os próximos.

Uma pequena estrela sugando material de uma estrela muito maior.
Numa supernova do Tipo Ia, uma anã branca extrai lentamente massa de uma estrela vizinha antes de explodir.NASA/JPL-Caltech, CC POR

Isso ocorre porque a luz desaparece proporcionalmente à distância. Se conhecermos a potência da lâmpada e pudermos medir o quão brilhante ela parece ser, poderemos calcular a distância até o poste de luz.

Para os astrônomos, uma lâmpada cósmica comum é um tipo de estrela em explosão chamada supernova Tipo Ia. Estas são estrelas anãs brancas que muitas vezes sugam matéria de uma estrela vizinha e crescem até atingirem 1,44 vezes a massa do nosso Sol, altura em que explodem. Medindo a rapidez com que a explosão desaparece, podemos determinar o quão brilhante ela era e, portanto, a que distância de nós.

A Pesquisa de Energia Escura

O Pesquisa de Energia Escura é o maior esforço até agora para medir a energia escura. Mais de 400 cientistas em vários continentes trabalham juntos durante quase uma década para observar repetidamente partes do céu meridional.

Observações repetidas permitem-nos procurar mudanças, como a explosão de novas estrelas. Quanto mais você observar, melhor poderá medir essas mudanças e, quanto maior a área pesquisada, mais supernovas poderá encontrar.

Uma foto de um observatório iluminado em vermelho com o céu estrelado ao fundo.
O telescópio de 4 metros do Observatório Interamericano Cerro Tololo que foi usado pelo Dark Energy Survey.Reidar Hahn/Fermilab, CC POR

Os primeiros resultados indicando a existência de energia escura utilizaram apenas algumas dezenas de supernovas. Os últimos resultados do Dark Energy Survey utilizam cerca de 1.500 estrelas em explosão, proporcionando uma precisão muito maior.

Usando uma câmera especialmente construída e instalada no Telescópio Blanco de 4 metros, no Observatório Interamericano de Cerro-Tololo, no Chile, a pesquisa encontrou milhares de supernovas de diferentes tipos. Para descobrir quais eram do Tipo Ia (o tipo que precisamos para medir distâncias), utilizámos o Telescópio Anglo Australiano de 4 metros no Observatório Siding Spring, em Nova Gales do Sul.

O Telescópio Anglo Australiano fez medições que quebraram as cores da luz das supernovas. Isto permite-nos ver uma “impressão digital” dos elementos individuais da explosão.

As supernovas do tipo Ia têm algumas características únicas, como não conter hidrogênio e silício. E com supernovas suficientes, a aprendizagem automática permitiu-nos classificar milhares de supernovas de forma eficiente.

Mais complicado que a constante cosmológica

Finalmente, depois de mais de uma década de trabalho e estudo de cerca de 1.500 supernovas do Tipo Ia, o Dark Energy Survey produziu uma nova melhor medição de c. Nós achamos c = –0,80 ± 0,18, então está em algum lugar entre –0,62 e –0,98.

Este é um resultado muito interessante. Está próximo de –1, mas não exatamente lá. Para ser a constante cosmológica, ou a energia do espaço vazio, ela precisaria ser exatamente –1.

Onde isso nos deixa? Com a ideia de que pode ser necessário um modelo mais complexo de energia escura, talvez um em que esta energia misteriosa tenha mudado ao longo da vida do universo.A conversa

(Autor:Brad E TuckerAstrofísico/Cosmólogo, Universidade Nacional Australiana)

(Declaração de divulgação:Brad E Tucker recebe financiamento do Australian Research Council e do ACT Government)

Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

(Exceto a manchete, esta história não foi editada pela equipe da NDTV e é publicada a partir de um feed distribuído.)

Source

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button