Projeto Quartzo Azul: Energia Escura – A Busca Pela Compreensão da Misteriosa Energia

sábado, 12 de novembro de 2011

Energia Escura – A Busca Pela Compreensão da Misteriosa Energia

Imagem do X-Ray e dados ópticos da Supernova
1E 0.102,2-7219. A luz que vem de supernovas
distantes ajuda os astrofísicos a mapear o universo
e determinar a sua taxa de expansão. Crédito: NASA

Cientistas que tentam entender a energia escura, uma das coisas mais estranhas no universo, têm dado um passo a frente, para determinar, qual quantidade dela poderia ter existido e criada , logo após o Big Bang.

A energia escura é a força misteriosa, que os cientistas pensam, ser responsável por puxar o espaço, e o “rebentá-lo pelas costuras”, fazendo com que a expansão do Universo se acelere. Ninguém sabe o que é a energia escura pois ainda não foi detectada diretamente.

No novo estudo, os pesquisadores usaram o Telescópio do Pólo Sul, na Antártida para observar a radiação cósmica de fundo, a luz difusa que restou do Big Bang, que acredita-se que seja o pontapé inicial do universo. Esta radiação detém um recorde de muitas propriedades do início do universo, permitindo aos cientistas deduzirem a quantidade máxima de energia escura que poderia ter sobrevivido até o presente no momento.

Com base nas suas medições, os pesquisadores descobriram que a energia escura não poderia ter contabilizado mais de 1,8 por cento da densidade total do universo. Por outro lado, a energia escura domina o espaço, hoje, responsável por cerca de 74 por cento de toda a matéria e energia no universo.

Papel cósmico da energia escura

Uma das teorias mais populares da energia escura, considera-a como uma constante cosmológica, um termo das equações gerais da relatividade de Einstein. Se a energia escura é uma constante, então sua densidade - a quantidade de energia escura por determinada área do espaço - não mudou ao longo do tempo. Enquanto isso, a densidade de matéria no universo mudou, tornando-se mais e mais, como causa da expansão do universo.

Qual é a energia escura, realmente?

As novas medições são consistentes com essa idéia, embora elas ainda não podem servir para separar a teoria da constante cosmológica de outros modelos, sugerindo que a primeira parte da energia escura, embora pequena, não era negligenciável.

O estudo do autor Christian L Reichardt, um cosmólogo da Universidade da Califórnia, Berkeley, diz que os modelos em que a energia escura não é constante "tem algumas vantagens teóricas."

Por exemplo, ele disse que pode acomodar uma estranha coincidência: Pode acontecer de nos encontrarmos em um universo onde a energia escura e a matéria são relativamente comparáveis, sem um dominar completamente o outro. Estas teorias contornaram essa questão, sugerindo que o universo não tem sido sempre assim.

Christof Wetterich da Universidade de Heidelberg na Alemanha, que em 1987 propôs um modelo de mudança de energia escura chamada "quinta-essência", disse, é difícil descartar esses modelos, já que eles não levam a uma previsão específica para a quantidade de energia escura em um dado tempo.

“Em qualquer caso, nenhum desvio de um modelo simples, com uma constante cosmológica é visto nos dados do Telescópio do Pólo Sul, e isso é impressionante por si só”, disse Wetterich em um e-mail encaminhado ao Space.com. “Não pode haver no máximo uma fração bastante pequena da energia escura no início, de acordo com os resultados de investigações anteriores”.

No geral, muitos cosmólogos são a favor da teoria da “Constante Cosmológica”.

Constante Cosmológica

A Constante Cosmológica, geralmente denotada por lambda maiúsculo Λ, foi proposta por Albert Einstein como uma modificação da teoria original da relatividade geral ao concluir um universo estacionário. Após a descoberta do deslocamento para o vermelho de Hubble e introdução do paradigma do universo em expansão, Einstein abandonou esse conceito. Entretanto, a descoberta da aceleração cósmica na década de 1990 renovou o interesse na constante cosmológica.

A constante cosmológica Λ aparece nas equações de campo modificadas de Einstein na forma

Onde R e g pertencem à estrutura do espaço-tempo, T pertencem a matéria, e G e c são fatores de conversão com o qual surge do uso tradicional de unidades de medida. Quando Λ é zero, ela se reduz à equação de campo original da relatividade. Quando T é zero, a equação de campo descreve um espaço vazio (o vácuo). As unidades de Λ são segundo^-2.

A constante cosmológica possui o mesmo efeito de uma densidade de energia intrínseca do vácuo, ρ_vac. Neste contexto, é comumente definida como fator proporcional a 8π: Λ = 8πρ_vac, onde conversões modernas da relatividade geral já estão inseridas (do contrário, os fatores G e c também apareceriam).

Há um teorema em que a explicação mais simples é a melhor, e a "Constante Cosmológica agora é o modelo mais simples que corresponda a todas as observações", disse Reichardt.

Avançando na misteriosa área da energia escura

Como os cientistas recolhem dados cada vez melhores, sobre a radiação cósmica de fundo, a partir de experimentos como os que usam o Telescópio do Pólo Sul ou o satélite europeu europeu Planck, a situação deve se tornar mais clara.

“Este é um papel interessante”, disse o astrofísico Bharat Ratra da Universidade do Estado de Kansas, que não esteve envolvido no estudo, mas é um arquiteto, junto com Jim Peebles da Universidade de Princeton, de um modelo de variáveis no tempo para a energia escura.

“A constante cosmológica de Einstein é muito consistente com as restrições de observação a partir de combinações de dados atualmente disponíveis”, Ratra disse, “mas a energia escura que diminui lentamente no tempo (e varia fracamente no espaço), como no modelo de Peebles e eu considerei, ainda não está fortemente desfavorecida pelos dados.

“A situação é susceptível de se tornar muito mais clara nos próximos anos, estes são tempos interessantes para a cosmologia!”