Energia escura: mapa dá pistas sobre o que é, mas leva a novos enigmas

Uma nova pesquisa trouxe mais informações sobre a misteriosa energia que preenche o espaço, mas alguns de seus dados entram em choque com teorias atualmente aceitas

Foto da galáxia NGC 1398, no aglomerado Fornax, tirada com a Dark Energy Camera. Crédito: Dark Energy Survey/Flickr, CC BY-SA

A energia escura é um dos maiores mistérios da ciência atualmente. Sabemos muito pouco sobre ela, afora ser invisível, preencher todo o universo e afastar as galáxias. Ela está fazendo nosso cosmos se expandir a uma taxa acelerada. Mas o que é ela? Uma das explicações mais simples é que é uma “constante cosmológica” – resultado da energia do próprio espaço vazio –, uma ideia introduzida por Albert Einstein.

Muitos físicos não estão satisfeitos com essa explicação, no entanto. Eles querem uma descrição mais fundamental de sua natureza. É algum novo tipo de campo de energia ou fluido exótico? Ou é um sinal de que as equações da gravidade de Einstein são de alguma forma incompletas? Além do mais, não entendemos realmente a atual taxa de expansão do universo.

Agora, nosso projeto – o Levantamento Espectroscópico de Oscilações Bariônicas Estendidas (eBOSS, na sigla em inglês) – apresentou algumas respostas. Nosso trabalho foi lançado como uma série de 23 publicações, algumas das quais ainda estão sendo revisadas por pares, descrevendo o maior mapa cosmológico tridimensional já criado.

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Máquina do tempo

Atualmente, a única maneira de sentir a presença de energia escura é com observações do universo distante. Quanto mais distantes estão as galáxias, mais jovens elas aparecem para nós. Isso ocorre porque a luz que emitem levou milhões ou bilhões de anos para alcançar nossos telescópios. Graças a esse tipo de máquina do tempo, podemos medir diferentes distâncias no espaço em diferentes momentos cósmicos, ajudando-nos a descobrir a rapidez com que o universo está se expandindo.

Usando o telescópio Sloan Digital Sky Survey (SDSS), medimos mais de 2 milhões de galáxias e quasares – objetos extremamente brilhantes e distantes alimentados por buracos negros – nas últimas duas décadas. Esse novo mapa cobre cerca de 11 bilhões de anos de história cósmica que era essencialmente inexplorada, ensinando-nos sobre energia escura como nunca antes.

Telescópio SDSS. Crédito: Sloan Digital Sky Survey/Wikipedia, CC BY-SA

Nossos resultados mostram que cerca de 69% da energia do nosso universo é energia escura. Eles também demonstram, mais uma vez, que a forma mais simples de energia escura de Einstein – a constante cosmológica – concorda mais com nossas observações.

Quando se combina as informações do nosso mapa com outras investigações cosmológicas, como o fundo cósmico de micro-ondas – a luz remanescente do Big Bang –, todos parecem preferir a constante cosmológica a explicações mais exóticas da energia escura.

Expansão cósmica em disputa

Os resultados também fornecem uma visão melhor de algumas controvérsias recentes sobre a taxa de expansão do universo atual e sobre a geometria do espaço.

A combinação de nossas observações com estudos do universo em sua infância revela rachaduras em nossa descrição de sua evolução. Em particular, nossa medição da taxa atual de expansão do universo é cerca de 10% menor que o valor encontrado usando métodos diretos para medir distâncias a galáxias próximas. Ambos os métodos afirmam que o resultado é correto e muito preciso. Portanto, a diferença não pode ser simplesmente um acaso estatístico.

A expansão do universo ao longo do tempo. Crédito: Nasa/WMAP Science Team/Arte de Dana Berry

A precisão do eBOSS aumenta essa crise. Não há uma explicação amplamente aceita para essa discrepância. Pode ser que alguém tenha cometido um erro sutil em um desses estudos. Ou pode ser um sinal de que precisamos de uma nova física. Uma possibilidade empolgante é que uma forma de matéria anteriormente desconhecida do universo primitivo tenha deixado um rastro em nossa história. Isso é conhecido como “energia escura precoce”, que se pensa estar presente quando o universo era jovem, o que poderia ter modificado a taxa de expansão cósmica.

Espaço plano

Estudos recentes do fundo cósmico de micro-ondas sugeriram que a geometria do espaço pode ser curvada em vez de simplesmente plana, o que é consistente com a teoria mais aceita do Big Bang. Mas nosso estudo concluiu que o espaço é realmente plano.

Mesmo após esses importantes avanços, os cosmólogos de todo o mundo permanecerão intrigados com a aparente simplicidade da energia escura, a planura do espaço e os valores controversos da taxa de expansão atual. Existe apenas um caminho a seguir na busca de respostas – a criação de mapas maiores e mais detalhados do universo. Vários projetos têm como objetivo medir pelo menos dez vezes mais galáxias do que nós.

Se os mapas do eBOSS foram os primeiros a explorar uma lacuna anteriormente perdida de 11 bilhões de anos de nossa história, a nova geração de telescópios criará uma versão de alta resolução no mesmo período de tempo. É emocionante pensar no fato de que futuras pesquisas poderão resolver os mistérios restantes sobre a expansão do universo na próxima década. Mas seria igualmente emocionante se elas revelassem mais surpresas.

 

* Julian Bautista é pesquisador da Universidade de Portsmouth (Reino Unido).

** Este artigo foi republicado do site The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original aqui.

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