🔭 Energia escura: as peças de um quebra-cabeça cósmico se encaixam

O Universo não apenas está se expandindo, mas sua expansão parece até estar ganhando velocidade. O que provoca essa aceleração, dissimulada discretamente sob o termo energia escura?

Uma pesquisa realizada no âmbito do Dark Energy Survey (DES) oferece resultados inéditos. Após seis anos de observações realizadas com a câmera DECam, instalada no telescópio Victor M. Blanco, os cientistas puderam analisar informações referentes a centenas de milhões de galáxias. Este conjunto de dados cobre um oitavo da abóbada celeste e sonda épocas que remontam a bilhões de anos-luz.


Para compreender este fenômeno, a equipe associou quatro abordagens distintas. Elas integram a observação de supernovas do tipo Ia, os efeitos de lente gravitacional fraca, a distribuição das galáxias, bem como as oscilações acústicas dos bárions. Esta associação de métodos oferece uma visão mais global da história cósmica.

As medidas coletadas abrangem os últimos seis bilhões de anos. Os pesquisadores então confrontaram seus resultados com dois modelos cosmológicos principais: o modelo padrão ΛCDM, no qual a energia escura é constante, e o modelo ampliado wCDM, onde ela pode se modificar. As observações concordam com estes dois quadros, ao mesmo tempo em que precisam notavelmente as restrições sobre os efeitos atribuídos à energia escura.

Um parâmetro, no entanto, mostra uma divergência: a maneira como a matéria se aglomera no Universo recente. As antecipações teóricas, calibradas a partir das medidas do Universo primordial, não coincidem perfeitamente com as observações atuais. Esta discrepância parece até se confirmar com os novos dados, levantando assim novas interrogações para os cosmólogos.

Com o objetivo de precisar estes resultados, o DES planeja fundir seus dados com os do futuro observatório Vera C. Rubin. Seu programa de estudo LSST, previsto para uma década, observará bilhões de galáxias adicionais, fornecendo uma representação ainda mais fina da energia escura. O diretor de programa na NSF esclareceu que o Rubin permitirá novos experimentos sobre a natureza da gravidade.

As sondas cósmicas: como observar a expansão

Para quantificar a expansão do Universo, os astrônomos utilizam várias técnicas complementares. Uma das mais conhecidas se baseia nas supernovas do tipo Ia. Sua luminosidade intrínseca padrão as torna marcos de distância confiáveis, permitindo traçar a evolução da velocidade de expansão. Seu estudo, aliás, foi determinante na evidência da aceleração cósmica.

Outro método reside na lente gravitacional fraca. Quando a luz proveniente de uma galáxia distante roça um objeto muito massivo, como um aglomerado de galáxias, seu trajeto é ligeiramente desviado. O exame dessas deformações permite estimar a quantidade de matéria, visível ou não, situada na linha de visada. Isso contribui para mapear a arquitetura em grande escala do cosmos.

A distribuição das galáxias e as oscilações acústicas dos bárions (BAO) constituem também instrumentos de escolha. As BAO são traços fósseis de ondas de pressão que percorreram o Universo primordial, congeladas aproximadamente 380.000 anos após o Big Bang. Medindo as distâncias intergalácticas, estas oscilações servem de padrão para traçar a expansão.

O cruzamento destas diferentes sondas, à imagem do trabalho realizado pelo Dark Energy Survey, oferece uma visão multidimensional do Universo. Cada técnica apresenta seus pontos fortes e suas fraquezas, mas sua combinação permite testar os modelos cosmológicos com uma precisão cada vez maior.