ltima chance para a energia escura?

Espao

Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/06/2023

Lado escuro do Universo

Um novo telescpio espacial, chamado Euclides (Euclid, em ingls), ser lanado no incio de Julho pela ESA (Agncia Espacial Europeia) para explorar por que a expanso do Universo est acelerando – os cientistas chamam a causa desconhecida dessa acelerao csmica de energia escura.

O telescpio recebeu seu nome em homenagem ao matemtico grego Euclides de Alexandria, que viveu por volta de 300 aC e sistematizou o estudo da geometria. Como a densidade da matria e da energia est ligada geometria do Universo, a misso foi nomeada em sua homenagem.

Em maio de 2027, o telescpio Euclides ter um companheiro, o telescpio espacial Nancy Grace Roman, da NASA, que se juntar ao Euclides para explorar esse quebra-cabea de maneiras que talvez nos tragam informaes sobre esse lado escuro do Universo – Nancy [1925-2018] era conhecida como a “me do telescpio Hubble”.

Os cientistas no tm certeza se a expanso acelerada do universo causada por um componente adicional de energia ou se sinaliza que nossa compreenso da fora da gravidade precisa ser alterada de alguma forma. Os astrnomos usaro os telescpios Euclides e Roman para testar ambas as teorias ao mesmo tempo, na expectativa que as duas misses descubram informaes sobre o funcionamento subjacente do Universo.

“Vinte e cinco anos aps sua descoberta, a expanso acelerada do Universo continua sendo um dos mistrios mais prementes da astrofsica,” disse Jason Rhodes, do Laboratrio de Propulso a Jato da NASA. “Com esses prximos telescpios, mediremos a energia escura de maneiras diferentes e com muito mais preciso do que antes, abrindo uma nova era de explorao desse mistrio.”

Medies diferentes

Cada um dos dois telescpios usar estratgias diferentes e complementares para estudar a acelerao csmica. Ambas as misses faro mapas 3D do Universo para responder questes fundamentais sobre a histria e a estrutura csmica. Juntos, eles sero mais poderosos do que individualmente.

O Euclides observar uma rea muito maior do cu – aproximadamente 15.000 graus quadrados, ou cerca de um tero do cu – nos comprimentos de onda ptico e infravermelho da luz, mas com menos detalhes do que o Roman, que enxergar mais fundo, retrocedendo 10 bilhes de anos, quando o Universo tinha cerca de 3 bilhes de anos.

O Roman observar uma rea muito menor – cerca de 2.000 graus quadrados, ou um vigsimo do cu, e apenas no infravermelho. Contudo, assim como vem acontecendo com o telescpio espacial James Webb, essas emisses de calor permitem enxergar alm da poeira, revelando um nmero maior de galxias mais fracas.

Enquanto o Euclides se concentrar exclusivamente na cosmologia, o Roman tambm pesquisar galxias prximas, encontrar e investigar planetas em toda a nossa galxia, e estudar objetos nos arredores do nosso Sistema Solar.

A caa energia escura

O Universo tem-se expandido desde o seu nascimento, um fato descoberto pelo astrnomo belga Georges Lemaitre em 1927, e confirmado por Edwin Hubble em 1929.

Os cientistas esperavam que a gravidade da matria do Universo desacelerasse gradualmente essa expanso. Contudo, na dcada de 1990, ao observar um tipo especfico de supernova, descobriu-se que, cerca de 6 bilhes de anos atrs, a energia escura comeou a aumentar sua influncia no Universo, e ningum sabe como ou por qu. O fato de tudo estar acelerando significa que falta algo fundamental em nossa imagem do cosmos.

Infelizmente, todos os esforos feitos at hoje para tentar desvendar esse mistrio falharam – e no apenas para a energia escura, mas tambm para a matria escura -, o que tem dado fora a teorias alternativas, dispensando esse lado escuro do Universo. Alm disso, no existe um acordo sobre a taxa de expanso do Universo, que apresenta valores diferentes de acordo com o mtodo usado para medi-la.

Os telescpios Euclides e Roman vo tentar salvar as teorias mais aceitas at agora, e faro isso de modo diferente.

Primeiro, tanto o Euclides quanto o Roman estudaro o acmulo de matria usando uma tcnica chamada lente gravitacional fraca. Esse fenmeno de curvatura da luz ocorre porque qualquer coisa com massa deforma o tecido do espao-tempo – quanto maior a massa, maior a deformao. As imagens de uma fonte distante produzidas pela luz que se move atravs dessas distores tambm parecem distorcidas. Quando esses objetos de lente mais prximos so galxias massivas ou aglomerados de galxias, as fontes de fundo podem aparecer manchadas ou formar vrias imagens.

Massas menos concentradas, como aglomerados de matria escura, podem criar efeitos mais sutis. Ao estudar essas distores menores, os telescpios criaro mapas 3D da matria escura. Embora mapas 3D do Universo j feitos no tenham elucidado a acelerao da expanso csmica, os cientistas esperam desta vez encontrar as pistas que tanto procuram porque a atrao gravitacional da matria escura, agindo como uma cola csmica que une galxias e aglomerados de galxias, contraria a expanso do universo. Registrar a matria escura do Universo ao longo do tempo csmico ajudar a entender melhor o que impulsiona esse jogo de empurrar e puxar na acelerao csmica.

Estranho agrupamento das galxias

As duas misses tambm estudaro o modo como as galxias se agruparam em diferentes eras csmicas. Os astrnomos detectaram um padro na forma como as galxias se renem a partir de medies do Universo prximo: Para qualquer galxia hoje, temos cerca de duas vezes mais chances de encontrar outra galxia a cerca de 500 milhes de anos-luz de distncia do que um pouco mais perto ou mais longe.

Essa distncia cresceu ao longo do tempo devido expanso do espao. Assim, se olharmos mais longe no Universo, para tempos csmicos anteriores, poderemos estudar a distncia preferida entre as galxias em diferentes pocas, o que se espera nos mostrar uma histria da expanso do Universo.

Ver como o agrupamento de galxias varia ao longo do tempo tambm permitir um teste preciso da fora da gravidade, o que ajudar a diferenciar entre um componente de energia desconhecido e vrias teorias da gravidade modificadas, que apresentam explicaes alternativas para a acelerao csmica – as mais conhecidas so a teoria MOND, uma sigla em ingls para Dinmica Newtoniana Modificada, e a chamada Teoria Camaleo.

O telescpio Roman far uma pesquisa adicional para descobrir supernovas do tipo Ia, um tipo especial de exploso estelar. Essas exploses atingem um pico de brilho intrnseco semelhante, o que permite us-las para determinar a que distncia as supernovas esto simplesmente medindo o quo brilhantes elas aparecem. Basta ento comparar seus brilhos para detectar a velocidade com que cada uma est se afastando de ns, um padro muito usado para medir a taxa de expanso do Universo.

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