O que é energia escura, um dos grandes mistérios do Universo:cbet png

Esse equipamento vai permitir a produçãocbet pngum mapa mais detalhado do universo depoiscbet pngobservar cercacbet png35 milhõescbet pnggaláxiascbet pngcinco anos.

Mas o que se sabe até agora sobre a energia escura e como o Desi vai estudá-la?

A BBC News Mundo, serviçocbet pngespanhol da BBC, conversou com um dos especialistas que realizará a tarefa, o astrônomo argentino Ariel Sánchez, PhDcbet pngastronomia e pesquisador do Instituto Max Planckcbet pngFísica Extraterrestre, com sedecbet pngGarching, na Alemanha. Confira a entrevista abaixo.

cbet png BBC - A previsão inicial eracbet pngque a expansão do universo que começou após o Big Bang se tornaria mais lenta devido à gravidade. Mas está acelerando. Como você explica esse fenômeno?

cbet png Ariel Sánchez - A evolução do universocbet pngsuas maiores escalas é controlada pela gravidade. Atualmente, a melhor descrição da gravidade que nós temos foi dada por Albert Einstein emcbet pngteoria da relatividade geral.

A aplicação das equaçõescbet pngEinstein ao universo como um todo são soluçõescbet pnguniversos dinâmicos, ou seja, eles se expandem ou se contraem.

Desde que (o astrônomo americano) Edwin Hubble fez suas observações por voltacbet png1930, sabemos que nosso universo está se expandindo.

De acordo com Einstein, a matéria contida no universo tende a desacelerar essa expansão.

Isso ocorre porque a expansão do universo, que tenta aumentar a distância entre dois pontos no espaço, deve lutar contra o efeito da atração gravitacional da matéria que ele contém, o que tende a aproximá-los.

No final do século 20, os astrônomos tentaram medir essa taxacbet pngdesaceleraçãocbet pngexpansão usando observaçõescbet pngsupernovascbet pnggaláxias distantes. O resultado foi surpreendente.

A expansão do universo não estácbet pngdesaceleração. Pelo contrário, ela está se acelerando. As distâncias entre galáxias longínquas estão aumentandocbet pnguma taxa crescente.

cbet png BBC - Isso indica a presença da energia escura?

cbet png Sánchez - Esse resultado mudou drasticamente nossa compreensão do universo. No contexto da relatividade geralcbet pngEinstein, isso não é possível se o universo contiver apenas matéria.

Isso indica a existênciacbet pngum componente adicional, uma formacbet pngenergia desconhecida que tem pressão negativa e que neutraliza o efeito atrativo da gravidade, impulsionando a expansão acelerada do universo.

Decifrar a natureza desse componente que denominamos energia escura é um dos problemascbet pngaberto mais importantes da física atual.

cbet png BBC - Como é possível saber que a energia escura constitui uma grande parte do universo? E qual é a porcentagem disso?

cbet png Sánchez - Um dos objetivos da cosmologia (ramo da astronomia que estuda a origem e a formação do universo) é fazer um inventário detalhado da energia que o universo contém, listando todos os seus componentes e a fração da energia total que cada um representa.

Para chegar a isso, usamos observações astronômicas da distribuiçãocbet pngmatéria e luz no espaço.

Graças a essas observações, sabemos que a idade do universo écbet pngcercacbet png14 bilhõescbet pnganos e que, aproximadamente quatro bilhõescbet pnganos atrás,cbet pngexpansão começou a se acelerar.

Esse ponto corresponde ao momento da história do universocbet pngque a energia escura começou a dominar a matéria.

Isso indica que a energia escura é atualmente o principal componente deste inventário cósmico e que ela constitui aproximadamente 70% da energia total no universo.

cbet png BBC - Como a energia escura difere da matéria escura?

cbet png Sánchez - No inventário, o próximo componentecbet pngimportância é a matéria escura, uma vez que constitui cercacbet png25% da energia total do universo.

A matéria escura é uma formacbet pngmatéria que não interage com a luz. Sua presença é detectável apenas por seus efeitos gravitacionais na formação e evoluçãocbet pngestruturas no universo, como galáxias e aglomeradoscbet pnggaláxias.

Existem inúmeras evidências da existênciacbet pngmatéria escura.

A matéria comum, feitacbet pngátomos, constitui menoscbet png5% da energia total do universo.

E outros componentes, como neutrinos ou fótons, têm contribuições muito menores.

cbet png BBC - Quais são as propriedades da matéria escura que a tornam diferente da energia escura?

cbet png Sánchez - Embora a natureza da matéria escura não seja conhecida exatamente, as observações astronômicas nos permitem ter uma boa ideiacbet pngsuas propriedades.

Como a matéria comum, a matéria escura ajuda a retardar a expansão do universo; isto é, o efeito oposto da energia escura.

Outra diferença importante entre esses componentes écbet pngdistribuição no espaço.

A matéria escura apresenta flutuações emcbet pngdensidade que crescem com o tempo, com áreas mais densas adquirindo cada vez mais matéria devido àcbet pngatração gravitacional.

A energia escura, por outro lado, parece seguir uma distribuição uniforme, com a mesma densidade no espaço.

cbet png BBC - A energia escura será estudada com um novo e poderoso instrumento, o Desi. Por que as pessoas estão dizendo que ele tem 5 mil mini telescópios?

cbet png Sánchez - O Instrumento Espectroscópicocbet pngEnergia Escura contém um conjuntocbet png5 mil fibras ópticas, cada uma delas controlada por um pequeno braço robótico que as coloca na posição correta para receber luzcbet pnguma galáxia.

Ele está instalado no telescópio Mayall do Observatório Kitt Peak, no Arizona, nos Estados Unidos, e tem quatro metroscbet pngdiâmetro.

Seu design permite cobrircbet pngcada observação um grande campo no céu.

E isso, juntamente com a possibilidadecbet png'enxergar' 5 mil galáxias simultaneamente, faz com que ele seja uma máquina perfeita para construir um grande catálogocbet pngum curto espaçocbet pngtempo.

Projetos anteriores criaram catálogoscbet pnggaláxias semelhantes, mas o Desi levará esses esforços a um novo nível, observando cercacbet png35 milhõescbet pnggaláxiascbet pngcinco anos.

cbet png BBC - Como o Desi vai capturar a luzcbet png5 mil galáxias simultaneamente e como essa luz vai medir suas distâncias?

cbet png Sánchez - Quando olhamos para uma galáxia no céu, não sabemos a que distância ela estácbet pngnós. Mas a expansão cósmica nos ajuda a inferir isso.

Quando as ondascbet pngluz se propagam pelo espaço, a expansão do universo as "estica", alterando seu comprimentocbet pngonda e tornando-as mais avermelhadas. Esse processo é conhecido como "desvio para o vermelho".

Se separarmos a luz das galáxias distantes nas cores que as compõem, semelhante ao que pode ser feito com um prisma, podemos reconhecer o efeito do desvio para o vermelho.

Quanto mais distante a galáxia, maior será o seu desvio para o vermelho. Dessa forma, podemos estimar a distância para as galáxias.

O Desi vai observar cercacbet png35 milhõescbet pnggaláxias para medir seus desvios para o vermelho.

Juntamente com suas posições no céu, essas distâncias nos permitirão construir um mapa tridimensional da distribuiçãocbet pnggaláxiascbet pngum grande volume do universo.

Um detalhe importante é que quanto mais distante uma galáxia, maiscbet pngluz viajacbet pngnossa direção. Portanto, ao observar galáxias a diferentes distânciascbet pngnós, podemos estudar a evolução do universo ao longo do tempo.

cbet png BBC - Como esse mapa o ajudará a entender o que é energia escura?

cbet png Sánchez - Os dados do Desi nos permitirão reconstruir com precisão a história da expansão do universo e a taxacbet pngformação da estrutura ao longocbet pngum períodocbet png11 bilhõescbet pnganos.

Esses dados vão permitir caracterizar as propriedades da energia escura com grande precisão.

Todos os dados que temos hoje são consistentes com o modelo cosmológico padrão, no qual a energia escura corresponde à "energiacbet pngvácuo".

Essa é uma energiacbet pngorigem quântica, pequena, mas irredutível, que é uma propriedade do próprio espaço, mesmo na ausênciacbet pngmatéria.

Esse componente aumenta continuamente o espaço, impulsionando a expansão acelerada do universo.

De qualquer forma, podemos esperar uma caracterização muito mais precisa da energia escura quando tivermos os dados do Desi, o que nos aproximará um pouco das respostas às grandes questões abertas da cosmologia.

cbet png BBC - Por que o Desi ajudará a testar a teoria da gravidadecbet pngEinstein?

cbet png Sánchez - No contexto da relatividade geral, a expansão acelerada do universo implica na existênciacbet pngenergia escura.

Alternativamente, isso poderia ser interpretado como a indicaçãocbet pngum problema na teoriacbet pngEinstein, evidênciacbet pngque ela não descreve corretamente o modo como a gravidade se comportacbet pngescalas cosmológicas.

A distribuiçãocbet pnggaláxias no universo que será observada pelo Desi nos permitirá testar as previsões da relatividade geralcbet pngescalas cosmológicas, muito maiores do que as usadascbet pngoutros testes.

Os dados do Desi nos ajudarão a distinguir entre os dois cenários possíveis para a origem da expansão acelerada do universo: a existênciacbet pngenergia escura ou a necessidadecbet pngmodificar a teoria da relatividade geralcbet pngEinstein.

cbet png BBC - Como você decidiu se dedicar ao estudo da energia escura?

cbet png Sánchez - Desde a adolescência, eu já sabia que queria me dedicar à cosmologia. A descoberta da aceleração cósmica ocorreu logo após o início dos meus estudos.

A importância dessa descoberta foi reconhecida com o Prêmio Nobelcbet pngFísicacbet png2011. Ela revolucionou o campo da cosmologia para torná-la uma das áreas mais dinâmicas da física.

Tive a sortecbet pngcomeçar minha carreira a tempocbet pngfazer parte desse desenvolvimento.

Me considero muito sortudo por poder contribuir com meu trabalho para a tarefacbet pngentender nosso universo com mais detalhes.

cbet png BBC - O que você sente quando pensa que nós só conhecemos 5% do universo?

cbet png Sánchez - Isso gera ainda mais curiosidadecbet pngmim.

O desejocbet pngconhecer nosso universo e as leis que o controlam com mais detalhes é a principal motivação do meu trabalho ecbet pngmuitoscbet pngmeus colegas.

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