São 15 anos a coçar a cabeça, desde que percebemos que algum agente
misterioso está empurrando o universo para longe. Nós ainda não sabemos o
que é. Ele está em toda parte e não podemos vê-lo. Reponde por mais de
dois terços do universo, mas não temos ideia de onde vem ou de que é
feito. “A natureza não está pronta para nos dar alguma pista ainda”, diz
Sean Carroll, físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia,
em Pasadena (EUA).
Um nome já lhe foi dado: energia escura. Agora, a busca é sobre o que
realmente é. Ainda este ano, os astrônomos irão começar um novo
levantamento do céu para procurar sinais do material entre as explosões
de estrelas e antigos aglomerados de galáxias. Um pacote de missões
espaciais e gigantescos telescópios baseados na Terra em breve se
juntarão à missão.
Até o momento, nosso conhecimento é bastante escasso. Ele é limitado
a, talvez, três coisas. Primeiro, sabemos que a energia escura empurra.
Em 1998, observaram-se inesperadas explosões de supernovas, que estavam
mais longe do que imaginávamos. O espaço parece, em algum momento, ter
começado a se expandir mais rápido, como se impulsionado por uma força
repulsiva agindo contra a gravidade atrativa da matéria.
Em segundo lugar, há vários ingredientes nela. O movimento e
aglomeração de galáxias nos diz o quanto a matéria é exterior ao
universo, enquanto que as micro-ondas cósmica emitidas 380 mil anos após
o Big Bang nos permitem estudar a densidade total da matéria mais a
energia. Este segundo número é muito maior. De acordo com os dados mais
recentes, incluindo observações de micro-ondas do satélite Planck, da
Agência Espacial Europeia, cerca de 68% do universo é, de alguma forma,
não material, ou energética.
Em terceiro lugar, a energia escura é um excelente combustível para
as mentes criativas dos físicos. Eles a veem em centenas de formas
diferentes e fantásticas.
A mais “simples” delas é a constante cosmológica. É uma densidade de
energia inerente ao espaço, que dentro da teoria geral da relatividade
de Einstein cria uma gravidade repulsiva. Conforme o espaço se expande
mais e mais, torna a sua repulsa mais forte em relação à gravidade.
Partículas físicas até parecem fornecer uma origem para ela, em
partículas virtuais que aparecem e desaparecem no vácuo quântico
incerto.
Mas muitas discrepâncias catastróficas deixam espaço para uma mistura
variada de teorias alternativas. A energia escura poderia ser
quintessência, um campo de energia hipotética que permeia o espaço. Ou
pode ser uma forma modificada da gravidade que repele a longa distância,
ou uma ilusão nascida da posição da Terra no cosmos. Talvez a energia
escura poderia assumir a forma de ondas de rádio trilhões de vezes
maiores do que o universo observável.
“Muitas pessoas inteligentes têm tentado inventar algo melhor do que a
constante cosmológica, ou entender por que a constante cosmológica tem
este valor. Grosso modo, elas falharam”, diz Carroll.
Uma maneira de ir direto ao ponto pode ser descobrir se a energia
escura está mudando ao longo do tempo. Se não for verdade, isto
excluiria a constante cosmológica: como uma propriedade inerente do
espaço, a sua densidade deve permanecer inalterada. Na maioria dos
modelos de quintessência, por outro lado, a energia torna-se diluída
lentamente, como trechos de espaço – embora em alguns realmente se
intensifique, bombeada pela expansão do universo. Em teorias mais
modificadas da gravidade, a densidade da energia escura também é
variável. Ela pode até subir um pouco e, em seguida, descer, ou
vice-versa.
O destino do universo paira neste equilíbrio. Se a energia escura
permanecer estável, a maioria dos cosmos irá acelerar para longe,
deixando-nos em uma pequena ilha do universo cortado do resto do cosmos.
Se intensificar-de, pode eventualmente destruir toda a matéria em um
“Big Rip” (“grande rasgo”), ou até mesmo tornar o tecido do espaço
instável aqui e agora.
Nossa melhor estimativa hoje, baseada principalmente em observações
de supernovas, é que a densidade da energia escura é bastante estável.
Há uma sugestão de que está aumentando ligeiramente, mas as incertezas
são muito grandes para nos preocuparmos com esse aumento.
A Pesquisa de Energia Escura, um projeto internacional que começou a
coletar dados em setembro, pretende melhorar nosso conhecimento.
Ele
utiliza o telescópio Víctor M. Blanco de 4 metros de largura do
Observatório Interamericano Cerro, no Chile, ligado a uma câmera
infravermelha sensível especialmente projetada para procurar vários
sinais reveladores da energia escura sobre uma ampla faixa do céu. “Este
não é o maior telescópio do mundo, mas tem um grande campo de visão”,
diz Joshua Frieman da Universidade de Chicago (EUA), que é diretor do
projeto.
Para começar, o telescópio vai pegar muitos mais supernovas. O brilho
aparente de cada explosão estelar nos diz há quanto tempo isso
aconteceu. Durante o tempo que a luz nos atingiu, o seu comprimento de
onda foi esticado pela expansão do espaço.
A pesquisa também vai desenhar um mapa do céu que marca as posições
de algumas centenas de milhões de galáxias e suas distâncias de nós. As
ondas sonoras que reverberam em torno dos cosmos deram enormes
superaglomerados de galáxias uma escala característica. Ao medir o
tamanho aparente de superaglomerados, podemos obter uma nova perspectiva
sobre a história da expansão do universo.
O mapa também revela influências das trevas em escalas menores. A
equipe de pesquisa acompanhará o crescimento através de um efeito
conhecido como lente gravitacional, que ocorre quando o feixe dobrar a
luz que passa através deles a partir de objetos cósmicos ainda mais
distantes.
Estas várias medidas devem dar um insight sobre como a energia escura
mudou ao longo do tempo. A pesquisa deve reduzir a incerteza sobre os
resultados existentes por um fator de quatro, diz Frieman. Após a
primeira análise devida dos dados, em 2016, vamos começar a distinguir
entre alguns dos diferentes modelos teóricos.
Por fim, o Large Synoptic Survey Telescope, um projeto
norte-americano, deve-se abrir o seu grande olho em 2021. Outros
mega-âmbitos, como o Telescópio de 30 Metros, no Havaí, o European
Extremely Large Telescope e o Telescópio Gigante Magalhães, no Chile,
também devem entrar em ação em torno do mesmo tempo. Assim, o enorme
receptor de rádio cósmico baseado na Austrália e África do Sul, o Square
Kilometre Array, irá traçar a estrutura cósmica através do brilho de
rádio de nuvens de hidrogênio. Em 2020, a Agência Espacial Europeia e a
NASA planejam lançar uma missão espacial de caça a energia escura
chamada Euclides. O telescópio Infrared Survey Largo-Campo dos EUA pode
seguir logo depois.
Esta perseguição através do espaço vai ser emocionante, mas ainda
pode nos iludir. Mesmo se descobrirmos que a densidade da energia escura
é crescente ou decrescente, podemos não ser capazes de dizer se isso é
devido a quintessência ou a algum tipo de variável gravidade.
“Se você introduzir um novo campo ou partícula para ser sua energia
escura, então também vai atuar como o portador de uma nova força”, diz
Clare Burrage da Universidade de Nottingham, no Reino Unido. Algo como
quintessência produziria uma força fundamental em quinto lugar, separada
da gravidade, eletromagnetismo e forças nucleares. O mesmo é válido
para a maioria das formas de gravidade modificada. “Mas nós não vemos
uma quinta força dentro do sistema solar”, diz Burrage.
Teóricos geralmente se livram deste ponto de atrito pela adição de um
mecanismo de triagem, que enfraquece a quinta força em ambientes
relativamente densos, como a vizinhança solar. Um projeto chamado
experimento GammeV, do Fermilab, em Illinois (EUA), está já à procura de
um determinado campo de energia escura blindado chamado de camaleão.
Até agora GammeV nada observou, mas Burrage visa procurar uma gama muito maior de energias escuras, e com maior sensibilidade.
Existem ainda muitas maneiras de se tentar a energia escura, como
através de efeitos elétricos. Por exemplo, Michael Romalis, da
Universidade de Princeton (EUA) e Robert Caldwell do Dartmouth College
(EUA) propuseram no início deste ano que se fótons ou elétrons comuns
podem gerar quintessência mesmo muito fraca, então um campo magnético da
Terra deve gerar uma pequena carga eletrostática. Este efeito é
potencialmente simples de detectar, embora qualquer aparelho projetado
para fazê-lo teria que ser muito preciso.
Poucos imaginam que esse mistério será solucionado logo. “A energia
escura é um dos maiores mistérios, e eu não espero ainda estar por perto
quando nós o descobrirmos”, diz Stephen Hsu, da Universidade de Oregon
(EUA).
Fonte: http://www.newscientist.com/
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