A energia escura é um dos fenômenos mais enigmáticos e desconhecidos no campo da cosmologia.. Apesar de representar aproximadamente 70% do conteúdo energético do universo, sua natureza exata permanece um mistério.
Neste artigo, você terá a oportunidade de explorar em profundidade o conceito de energia escura, a história de sua descoberta, as teorias que tentam explicá-la e os desafios que os cientistas enfrentam em sua busca para entender esse enigma cósmico. Você não pode perder esse convite, saiba o que é Energia Escura: o Mistério da Expansão do Universo.
O que é energia escura?
A energia escura é um conceito em física teórica e cosmologia que é usado para descrever uma forma de energia que parece estar presente em todo o espaço e está envolvida na expansão acelerada do universo.
Ocupa 70% do espaço cósmico e sua natureza exata ainda é desconhecida. Sabemos apenas que existe e como se comporta, e isso é demonstrado por observações cosmológicas a partir das quais foram formulados modelos teóricos que explicam como essa misteriosa forma de energia influencia a organização cósmica.
Como a Energia Escura se comporta no Universo?
Observações astronômicas sugerem que é responsável pela aceleração da expansão do universo desde aproximadamente 6,145 milhões de anos atrás atuando como uma força gravitacional repulsiva.
A partir da estrutura da teoria da relatividade geral, formulada por Albert Einstein, a energia escura poderia ser considerada como uma fonte adicional de energia e massa que contribui para a curvatura do espaço-tempo. Desta forma, a energia escura poderia ser um constante cosmológica, uma forma de energia de vácuo que permanece constante no tempo e no espaço.
Outras teorias, por outro lado, propõem que a energia escura pode estar associado a campos dinâmicos de energiaComo campo de quintessência ou quintessência, que pode mudar com o tempo e ter propriedades semelhantes a fluidos.
Como podemos ver, os modelos teóricos são variados e cada um deles aponta para uma abordagem diferente na tentativa de explicar a natureza dessa estranha forma de energia e como ela se comporta no universo. Mais adiante vamos nos aprofundar nos modelos teóricos que até agora tentam explicar o que é a energia escura.
Energia Escura e Matéria Escura não são a mesma coisa
É importante não confundir energia escura com matéria escura, são dois conceitos bem diferentes da cosmologia, e embora ambos constituam a maior parte da composição do universo, desempenham papéis diferentes.
- A matéria escura é uma forma de matéria, e, portanto, uma massa tangível, que como tal exerce uma forte influência gravitacional na matéria visível do universo.
- A energia escura, por outro lado, é uma forma de energia hipotética ou teorizada. cuja existência é uma mera inferência do efeito que exerce sobre a expansão acelerada do universo, resultando em uma força misteriosa de natureza desconhecida. A energia escura não pode ser tratada como uma forma convencional de energia e, portanto, é um conceito mais difícil de entender do que a matéria escura.
Em conclusão, a matéria escura é uma forma de matéria, enquanto a energia escura está associada a um campo que ocupa todo o espaço e é mais abundante que a matéria escura.
Como foi descoberta a Energia Escura?
Nas próximas linhas faremos um breve passeio pela história da física teórica que levou à descoberta da energia escura. Nós começamos:
A Constante Cosmológica de Einstein
Segundo o próprio Einstein, a constante cosmológica "foi seu maior erro". No entanto, a ciência é construída pelo “acúmulo de erros” e isso permite seu progresso. Talvez esse "erro" tenha sido uma aproximação a um conhecimento mais profundo do universo.
Albert Einstein propôs a constante cosmológica para obter uma solução estável para sua equação do campo gravitacional, que levaria a apontar para um universo que está em um estado estacionário.
No entanto, as observações de Edwin Hubble mostraram que o universo está se expandindo., e foi aí que Einstein se referiu à constante cosmológica como "seu maior erro". A história da física estava neste momento no prelúdio da descoberta da causa da expansão do universo: a energia escura.
A aceleração da expansão do universo
A descoberta de supernovas distantes por duas equipes de astrônomos em 1998 marcou um marco na história da cosmologia, levando os cientistas a formular "a peça que encaixaria no quebra-cabeça" que explicaria a expansão acelerada do universo: a energia escura foi proposta como a causa dessa aceleração.
Teorias e Modelos Explicativos da Energia Escura
A Constante Cosmológica e a Energia do Vácuo
Uma das teorias mais aceitas para explicar a energia escura é que ela está relacionada à energia do vácuo do próprio espaço-tempo.
A constante cosmológica de Einstein pode ser interpretada como uma manifestação da energia do vácuo., que tem um efeito repulsivo na expansão do universo. Assim, a partir da teoria da relatividade, a energia escura influenciaria aquele “tecido espaço-tempo” que sustenta o universo, curvando-o e provocando sua expansão.
Quintessência e Campos Escalares
Outra teoria sugere que a energia escura pode ser uma forma de "quintessência", um tipo de matéria cuja densidade de energia pode variar no tempo e no espaço.
Essa quintessência estaria relacionada a campos escalares, cujas contribuições para a densidade de energia poderiam mudar lentamente ao longo do tempo.
Observações cosmológicas mostram a existência de energia escura
Supernovas Tipo Ia
A primeira evidência direta da energia escura veio de observações da aceleração da taxa de expansão do universo pelo estudo de supernovas do tipo Ia. Essas estrelas moribundas brilhantes astrônomos permitidos calcular as distâncias para suas galáxias hospedeiras e determinar o quão rápido eles estavam se afastando de nós.
A Radiação Cósmica de Fundo
Outra evidência para a existência de energia escura foi obtida através da observação de a radiação cósmica de fundo, que é o eco térmico do Big Bang. Medições precisas das flutuações de temperatura nesta radiação permitiram aos cientistas estimar a quantidade de energia escura no universo com grande precisão.
Projetos Atuais de Pesquisa em Energia Escura
Levantamento de Energia Escura (DES)
O Dark Energy Survey é um projeto de observação astronômica que busca obter uma melhor compreensão da energia escura através do medindo a distribuição das galáxias e a expansão do universo. Este projeto está usando o telescópio Victor M. Blanco no Observatório Interamericano Cerro Tololo no Chile para realizar suas observações.
Telescópio Espacial Romano Nancy Grace
O Nancy Grace Roman Space Telescope, com lançamento previsto para a próxima década, visa estudar a energia escura e fornecer uma visão mais profunda de sua natureza. Este telescópio espacial foi projetado para realizar medições precisas da expansão do universo ao longo do tempo cósmico.
Algumas explicações alternativas da energia escura
Modificações à Teoria Geral da Relatividade
Uma possibilidade para explicar a energia escura é que a teoria geral da relatividade de Einstein não é aplicável a escalas cosmológicas e deve ser modificada. No entanto, até agora, nenhuma tentativa de modificar a relatividade geral foi capaz de eliminar a energia escura sem violar outras observações.
Efeitos da Matéria Escura
Outra explicação alternativa poderia ser que a energia escura é um efeito secundário da interação da matéria escura com a gravidade e a energia do vácuo em escalas cósmicas. Embora essa ideia seja interessante, ainda não há evidências definitivas para apoiar essa hipótese.
O Futuro do Universo
Um universo em constante expansão
Se há uma coisa da qual temos certeza, é que o universo está se expandindo a uma taxa crescente e isso se deve "ao que" os cientistas chamam de energia escura.
A presença de energia escura, portanto, implica que o universo continuará a se expandir nos próximos tempos, parece não haver nada para impedir sua aceleração. Assim, em um futuro distante, quase todas as galáxias desaparecerão de nossa vista, deixando-nos sozinhos em um universo cada vez mais vazio e escuro. Perturbador para dizer o mínimo, não sabemos se a espécie humana sobreviverá para vê-lo.
Um destino frio e sombrio?
Se a energia escura continuar a dominar a expansão do universo, é possível que acabe por atingir um estado chamado "morte térmica", em que todas as estrelas terão sido consumidas e não haverá energia suficiente para criar novas estruturas cósmicas. Nesse cenário, o universo ficaria cada vez mais frio e escuro.
Em conclusão
A energia escura é um dos maiores mistérios da cosmologia moderna. Sua descoberta levou os cientistas a buscarem novas teorias e explicações para esse enigma.
Embora ainda não totalmente compreendida, a busca por um melhor entendimento da energia escura continua sendo uma prioridade na pesquisa astronômica. Com projetos como o Dark Energy Survey e o Nancy Grace Roman Space Telescope, Os cientistas esperam desvendar o mistério da energia escura e, finalmente, revelar a verdadeira natureza do universo em que vivemos.
O que você acha? O destino e o comportamento do universo são esmagadores, e tudo graças a la Energia Escura: o Mistério da Expansão do Universo.