O que é energia escura?

O aglomerado de galáxias Abell 1689 é famoso pela maneira como desvia a luz em um fenômeno chamado lentes gravitacionais. O estudo do aglomerado revelou segredos sobre como a energia escura molda o universo.

O aglomerado de galáxias Abell 1689 é famoso pela maneira como desvia a luz em um fenômeno chamado lentes gravitacionais. O estudo do aglomerado revelou segredos sobre como a energia escura molda o universo.(Crédito da imagem: NASA, ESA, E. Jullo (JPL / LAM), P. Natarajan (Yale) e J-P. Kneib (LAM))

Uma quantidade misteriosa conhecida como energia escura constitui quase três quartos do universo, mas os cientistas não sabem ao certo não apenas o que é, mas como funciona. Como, então, eles podem saber que essa fonte estranha existe?



O universo em expansão

Em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble estudou estrelas em explosão conhecidas como supernovas para determinar se o universo está se expandindo. Desde então, os cientistas têm procurado determinar o quão rápido. Parecia óbvio que a gravidade, a força que une tudo, colocaria um freio na expansão do cosmos, então a pergunta que muitos fizeram foi: até que ponto a expansão estava diminuindo?

Esses aglomerados de galáxias são representativos de mais de 80 aglomerados que foram usados ​​para rastrear os efeitos da energia escura sobre esses objetos massivos ao longo do tempo. A maior parte da matéria nos aglomerados de galáxias está na forma de gás muito quente, que emite grandes quantidades de raios-X.

Esses aglomerados de galáxias são representativos de mais de 80 aglomerados que foram usados ​​para rastrear os efeitos da energia escura sobre esses objetos massivos ao longo do tempo. A maior parte da matéria nos aglomerados de galáxias está na forma de gás muito quente, que emite grandes quantidades de raios-X.(Crédito da imagem: NASA / CXC / SAO / A.Vikhlinin et al.)

Na década de 1990, duas equipes independentes de astrofísicos voltaram seus olhos para os distantes supernovas para calcular a desaceleração. Para sua surpresa, eles descobriram que a expansão do universo não estava diminuindo, mas acelerando! Algo deve estar neutralizando a gravidade, algo que os cientistas apelidaram de 'energia escura'.

Calculando a energia necessária para superar a gravidade, os cientistas determinaram que a energia escura representa cerca de 68 por cento do universo. A matéria escura representa outros 27 por cento, deixando a matéria 'normal' com a qual estamos familiarizados para representar menos de 5 por cento do cosmos ao nosso redor.

Quintessência

Saber como a energia escura afeta o universo em expansão diz muito aos cientistas. As propriedades da quantidade desconhecida ainda estão em jogo. Observações recentes indicaram que a energia escura se comportou constantemente ao longo da história do universo, o que fornece alguns insights sobre o material invisível.

Uma possível solução para a energia escura é que o universo é preenchido com um campo de energia variável, conhecido como 'quintessência'. Outra é que os cientistas não entendem corretamente como a gravidade funciona.

A principal teoria, no entanto, considera a energia escura uma propriedade do espaço. Albert Einstein foi o primeiro a entender que o espaço não era simplesmente vazio. Ele também entendeu que mais espaço poderia continuar a existir. Em sua teoria de relatividade geral , Einstein incluiu uma constante cosmológica para explicar o universo estacionário que os cientistas pensavam que existia. Depois que Hubble anunciou a expansão do universo, Einstein chamou sua constante de 'maior erro crasso'.

Mas o erro de Einstein pode ser o mais adequado para a energia escura. Prevendo que o espaço vazio pode ter sua própria energia, a constante indica que quanto mais espaço emerge, mais energia seria adicionada ao universo, aumentando sua expansão.

Embora a constante cosmológica corresponda às observações, os cientistas ainda não sabem ao certo por que ela se encaixa.

Energia escura versus matéria escura

A energia escura constitui a maior parte do universo, mas matéria escura também cobre um pedaço considerável. Compreendendo quase 27% do universo e 80% da matéria, a matéria escura também desempenha um papel dominante.

Como a energia escura, a matéria escura continua a confundir os cientistas. Enquanto a energia escura é uma força responsável pela expansão do universo, a matéria escura explica como grupos de objetos funcionam juntos.

Na década de 1950, os cientistas que estudavam outras galáxias esperavam que a gravidade fizesse os centros girarem mais rápido do que as bordas externas, com base na distribuição dos objetos dentro deles. Para sua surpresa, ambas as regiões giraram na mesma taxa, indicando que as galáxias espirais continham significativamente mais massa do que pareciam. Estudos de gás dentro de galáxias elípticas e de aglomerados de galáxias revelaram que essa matéria oculta estava espalhada por todo o universo.

Os cientistas têm uma série de candidatos potenciais para a matéria escura, variando de objetos incrivelmente escuros a partículas estranhas. Mas seja qual for a fonte de matéria escura e energia escura, é claro que o universo é afetado por coisas que os cientistas não podem observar convencionalmente.

- Nola Taylor Redd, colaboradora do SPACE.com