Mais um mistério sobre a energia escura! Será que o Universo irá se rasgar?

Um ambicioso projeto com objetivo de entender melhor a energia escura foi criado em conjunto com diversos países, incluindo o Brasil. Nesse projeto, a ideia era mapear a distribuição de galáxias e observar fenômenos como supernovas por anos. As observações aconteceram de 2013 até 2019.

Desde 2020, a colaboração analisa os dados para entender como o Universo está se expandindo e qual a taxa dessa expansão. A constante cosmológica que é diretamente relacionada a essa taxa de expansão é um ponto sensível na Astronomia. Isso porque dependendo de qual instrumento observava, o valor parecia ser diferente. O survey seria para colocar um ponto final nessa discussão.

Recentemente, um novo artigo da colaboração foi divulgado. Nesse trabalho, eles analisam cerca de 1500 supernovas do tipo Ia obtidas durante 5 anos de observação. Com esses dados, eles chegaram a conclusão que talvez a energia escura é mais complicada do que pensávamos.

Energia escura

Estima-se que 70% do Universo é feito de algo chamado energia escura. A energia escura seria responsável pela aceleração na expansão do Universo. Ela teria um efeito oposto ao da gravidade que é atrativa, a energia escura teria um efeito repulsivo fazendo com que os objetos no Universo se afastem.

Até hoje não sabemos do que 70% do Universo é feito considerando apenas a energia escura. Ao considerar a matéria escura, esse valor sobe para 95%. Isso faz com que o interesse de astrônomos aumente para tentar responder: do que é feito o Universo no qual vivemos?

Como calcular a taxa de expansão do Universo?

No começo do século XX, com os trabalhos de Edwin Hubble, sabia-se que o Universo estava expandindo. Porém, foi só no final do século passado que uma descoberta chocante mudou a forma como enxergamos o cosmos: o Universo de forma acelerada. Como tem uma aceleração, é esperado que uma interação esteja causando isso.

As primeiras medidas foram usando supernovas do tipo Ia. Essas supernovas acontecem quando anãs brancas explodem. O curioso sobre esse tipo de supernova é que ela é praticamente a mesma independente de onde a estrela está ou como ela explodiu. Em outras palavras, o brilho que uma supernova Ia emite é bastante conhecido.

Dessa forma, as supernovas Ia servem como velas cósmicas. Como sabemos exatamente o brilho e as propriedades delas, conseguimos comparar o efeito que a expansão do Universo tem dependendo da distância da supernova até nós. Inclusive é possível quantificar quanto que o Universo se expande daquele ponto até nós.

Quando Einstein achou que estava errado

Ao introduzir suas equações da relatividade geral, Albert Einstein introduziu uma ferramenta para entender o Universo em larga escala. Nas suas equações originais, Einstein adicionou um termo que ele chamou de constante cosmológica. Mais tarde, ele assumiu que a constante era um erro e descartou ela.

Quando observações com supernovas Ia mostraram que o Universo se expande de forma acelerada, a constante cosmológica foi necessária para fazer a teoria encaixar com as observações. Mesmo quando o próprio Einstein assumiu que estava errado em um conceito, mais tarde foi comprovado que ele estava certo.

Constante cosmológica

A constante cosmológica é um parâmetro que está relacionado com a taxa de expansão e com a energia escura. Na realidade, essa constante define como a energia do vácuo e é esperado que tenha um valor igual a -1. Esse valor pode nos dar previsões sobre a energia escura e até mesmo a forma como o Universo acabaria.

Dependendo do valor, várias propostas sobre o fim do Universo foram criadas. A mais comum, para a constante com valor -1, é que o Universo terminaria com a morte térmica. Outros valores propostos indicariam o Big Rip ou o Big Freeze.

O que o Dark Energy Survey encontrou?

Após 5 anos de observações e cerca de 4 anos de análise, a colaboração Dark Energy Survey publicou os resultados encontrados. Enquanto a densidade de matéria escura bateu com o valor esperado, a colaboração encontrou que a constante cosmológica tinha um valor de -0.80.

Esse valor é o melhor resultado que tem em anos de observações e o intervalo é bem definido. Isso indicaria que ou estamos medindo algo que não é necessariamente a constante cosmológica ou precisamos de uma nova explicação para a matéria escura que é mais complexa do que pensávamos.