Astronomia

Energia escura – Definição e características da força que move o Universo

Energia escura é uma suposta força desconhecida em todo o espaço que age contra a gravidade, possibilitando assim a expansão do universo.

Atualizado em 04/08/2020

Energia escura é uma suposta força desconhecida em todo o espaço, que age contra a gravidade. De forma geral, ela possibilita a expansão do Universo.

Segundo Einstein, a matéria contida no Universo tende a desacelerar sua expansão. Porém, estudos mostram que existe uma energia que exerce uma força contrária, acelerando a expansão.

A expansão, por sua vez, ocorre contra o efeito da atração gravitacional da matéria do Universo. Ou seja, ela força uma aproximação e não um afastamento.

De forma geral, astrônomos tentaram calcular a taxa de desaceleração da expansão do Universo no final do século 20. Entretanto, o resultado não foi o que esperavam.

Acontece que, ao invés de desacelerar, perceberam que as distâncias entre as galáxias estavam aumentando gradativamente. Essa descoberta, possivelmente, foi o que fez uma verdadeira bagunça na ciência. Isso porque mudou quase tudo o que os astrônomos sabiam sobre o Universo até aquele momento.

Energia Escura universo
Imagem do Hubble de aglomerados de galáxias e estrelas, incluindo o aglomerado PLCK G004.5-19.5 descoberto pelo Planck. Fonte: ESA/Hubble

Em 1998, isso ficou ainda mais claro para os cientistas. Em suma, eles descobriram que não somente o Universo está expandido, mas que ele tem feito isso de uma maneira muito acelerada.

Com a descoberta, um leque de estudos foi aberto para entender a existência de uma energia com pressão negativa, contrária à matéria. Ou seja, neutralizando o efeito de atração da gravidade e impulsionando a expansão acelerada do Universo.

Essa energia, então, foi denominada de Energia Escura.

O que se sabe sobre a energia escura?

Primeiramente, tudo o que conhecemos na Terra e no Universo é apenas 5% de tudo o que existe para ser explorado. Os 75% que sobraram são formados pela matéria escura (25%) e pela energia escura (50%). Com isso, temos que ela está em todos os cantos dos cosmos e, também, dominando tudo que existe.

Energia escura, portanto, é o que constituía o Universo antes de tudo. É ela que determina como ele se comporta e como vai terminar. Pode ser que ela não conduza o Universo a uma expansão sem fim, por exemplo.

Apesar de não haver uma comprovação do que é, exatamente, essa energia escura, diversas evidências independentes apoiam sua existência.

Energia Escura supernova
Supernova – Fonte: Pixabay

Evidências da existência da Energia Escura

A expansão do Universo, assim, é uma das comprovações dessa força misteriosa. Hubble definiu, na década de 1920, uma constante que é utilizada para medir essa expansão. Recentemente, este mesmo estudo mostrou que essa expansão acontece de forma acelerada.

Essa aceleração teria um motivo: uma pressão negativa que age contra a gravidade. Essa força seria a energia escura. Em contraste, outra explicação para a energia escura sugere que ela seja uma propriedade do espaço.

Albert Einstein já sabia que o espaço vazio não era, de fato, vazio. Mas, que o espaço teria propriedades surpreendentes, das quais não são de conhecimento humano, ainda.

energia escura
Univero – Fonte: DESI Legacy Imaging Surveys.

Outra explicação surgiu da teoria quântica da matéria. Nela, o “espaço vazio” seria cheio de partículas que se formam e desaparecem.

Todavia, quando tentaram calcular a energia que se formava a partir disso, o resultado não foi o esperado. O número saiu 10120 vezes maior.

Nesse ínterim, outra possibilidade seria que a teoria da gravidade de Einstein talvez não esteja tão correta. Assim, se comprovada, mudaria não apenas o que sabemos sobre a expansão do universo, mas também o modo como as galáxias se comportam.

energia escura
Matéria e energia escura – Fonte: Canaltech

Neste caso, teria que existir uma teoria para derrubar o que Einstein deixou para nós. Entretanto, nenhuma teoria apresentada até o momento foi convincente para os astrônomos.

Dessa forma, podemos perceber que, para entendermos o que é essa energia escura, seria preciso encontrar uma nova propriedade do espaço, um novo fluido dinâmico ou uma nova teoria da gravidade. Certamente, serão necessários mais e mais estudos, dados, testes e tecnologia.

Como os cientistas estudam a energia escura?

Alguns institutos de astronomia e física trabalham com telescópios altamente sensíveis que observam o universo. Por exemplo, o Instituto Kavli de Astrofísica e Cosmologia de Partículas (KIPAC) possui dois projetos de telescópios terrestres. Um deles é o O Dark Energy Survey (DES), no Chile, que visa desvendar o mistério da aceleração cósmica.

Especificamente, o DES estuda a energia escura através de seu impacto nas galáxias, sinais fracos de lentes gravitacionais, supernovas do tipo Ia e detecções de correlações em larga escala entre galáxias.

telescopio des
DES – Fonte: Reidar Hahn, Fermilab

Além disso, outro estudo é realizado com o Telescópio Grande para Rastreamento Sinóptico (LSST), também no Chile. Ele entra em funcionamento em 2020, e vai ser a maior câmera digital do mundo, com resolução de 3,2 gigapixels.

O LSST promete muitas descobertas, visto que, ele procurará energia escura em todos os cantos do universo que conseguir atingir.

Energia Escura: o que se sabe sobre a força que move o universo?
Telescópio com maior câmera digital do mundo – Fonte: LSST

Por último, a NASA também possui um telescópio de sonda infravermelha, para tentar observar a energia escura. O WFIRST teve sua liberação em julho de 2020 para ser lançado no espaço. Este lançamento está previsto para 2025.

Ele vai coletar dados 500 vezes mais rápido que o Hubble. Seu propósito, aliás, será estudar se a aceleração cósmica é causada por um novo componente de energia ou se é o produto da relatividade.

WFIRST
Animação do WFIRST, telescópio espacial – Fonte: Chris Meaney

Gostou de saber mais sobre este mistério? Então veja também sobre a Lei de Hubble, o que é e como ela calcula a idade do universo.

Fontes: Gizmodo, Abril, BBC, Terra Rara, Gizmodo e NASA.

Imagens: Eu sem Fronteiras, OSR, Eu Sem Fronteiras, Unicamp, Dark Energy Survey, Canaltech e NASA.