Do que é feito o universo? Esta questão tem preocupado os astrônomos há centenas de anos.
Durante o último quarto de século, os cientistas argumentaram que a matéria “normal”, como os átomos e moléculas que constituem você, eu, a Terra e quase tudo que podemos ver, Representa apenas 5% do universo.
Outros 25% correspondem à “matéria escura”, uma substância desconhecida que não podemos ver, mas que podemos detectar pela forma como afeta a matéria normal através da gravidade. E os 70% restantes do cosmos são compostos de “energia escura”. Descoberto em 1998, é uma forma desconhecida de energia que se acredita fazer com que o universo se expanda a uma taxa crescente.
Em um novo estudo, que em breve será publicado na revista Jornal Astronômico, medimos as propriedades da energia escura com mais detalhes do que nunca. Nossos resultados mostram que pode ser uma energia de vácuo hipotética, proposta pela primeira vez por Einsteinou pode até ser algo mais estranho e complicado que muda com o tempo.
O que é energia escura?
Quando Einstein desenvolveu o Teoria Geral da Relatividade há mais de um século, ele logo percebeu que suas equações mostravam que o universo deveria estar se expandindo ou encolhendo. 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 em expansão Einstein eliminou a constante cosmológica e Ele chamou isso de seu “maior erro”.
Contudo, em 1998, duas equipas de investigadores descobriram que a expansão do Universo estava a acelerar. Isto implica que, afinal, poderia existir algo muito parecido com a constante cosmológica de Einstein, algo que hoje chamamos de energia escura.
Desde então, temos utilizado supernovas e outras sondas para medir a natureza da energia escura. Até agora, esses resultados mostraram que a densidade da energia escura no universo parece ser constante.
Isso significa que a força da energia escura permanece a mesma, mesmo enquanto o universo cresce. Em outras palavras, não parece ficar mais espalhado à medida que o universo fica maior. Na verdade, a constante cosmológica de Einstein fixou w em -1, e observações anteriores sugeriram que isto era mais ou menos correto.
A explosão de estrelas como uma medida cósmica
Como podemos medir o universo e sua taxa de crescimento? Não temos fitas métricas enormes ou balanças gigantes, então usamos “velas padrão”: objetos do espaço cujo brilho conhecemos.
Imagine que é noite e você está parado em uma longa estrada com alguns postes de luz. Todos esses postes têm a mesma lâmpada, mas os que estão mais distantes são mais escuros do que os que estão mais próximos.
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 luminoso.
Para os astrônomos, uma lâmpada cósmica comum é um tipo de estrela em explosão chamada supernova tipo Ia. São estrelas anãs brancas que geralmente absorvem matéria de uma estrela vizinha e crescem até atingirem 1,44 vezes a massa do nosso Sol, ponto em que eles explodem. Medindo a rapidez com que a explosão desaparece, podemos determinar o seu brilho e, portanto, a que distância ela está de nós.
Estudo sobre energia escura
O Dark Energy Survey é o maior esforço até agora para medir a energia escura. Mais de 400 cientistas de vários continentes Eles têm trabalhado juntos há quase uma década para observar repetidamente partes específicas do céu meridional.
Observações repetidas permitem-nos procurar mudanças, como a explosão de novas estrelas. Quanto mais frequentemente for observado, melhor essas alterações poderão ser detectadas. E quanto maior a área de busca, mais supernovas podemos encontrar.
Os primeiros resultados indicando a existência de energia escura foram baseados apenas em. algumas dúzias de supernovas. Os últimos resultados do Pesquisa de Energia Escura Eles usam cerca de 1.500 estrelas explodindo, o que proporciona uma precisão muito maior.
Usando uma câmera especial instalada no Telescópio Branco de 4 metros do Observatório Interamericano de Cerro-Tololo (Chile), nosso estudo detectou milhares de supernovas de diferentes tipos. Para descobrir quais eram do Tipo Ia (o tipo que precisamos para medir distâncias), usamos o Telescópio Anglo-Australiano de 4 metros no Observatório Siding Spring, em Nova Gales do Sul.
O Telescópio Anglo-Australiano fez medições que Eles decompuseram 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 a ausência de hidrogênio e silício. E com supernovas suficientes, a aprendizagem automática permitiu-nos classificar milhares deles de forma eficiente.
Mais complicado que a constante cosmológica
Finalmente, depois de mais de uma década de trabalho e do estudo de cerca de 1.500 supernovas do tipo Ia, o Dark Energy Survey produziu uma nova e melhor medição de w. Encontramos w = -0,80 ± 0,18, portanto está entre -0,62 e -0,98.
Este é um resultado muito interessante. Está perto de -1, mas não exatamente lá. Para ser a constante cosmológica, ou a energia do espaço vazio, teria que ser exatamente igual a -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.
Brad E Tucker, astrofísico/cosmólogo, Universidade Nacional Australiana
Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o original.
