Cosmos para Curiosos #4: o que sabemos sobre a energia escura?
Descubra o que a ciência sabe e o que não sabe sobre um dos maiores mistérios da astronomia moderna.
Por Nícolas Oliveira
18/05/2025, às 18:00
Fonte: NASA/Hubble
A energia escura é uma das maiores e mais intrigantes questões da cosmologia moderna. Embora ela constitua cerca de 68% do conteúdo total do Universo, ainda não sabemos exatamente o que é.
Contudo, essa componente aparenta estar impulsionando a expansão acelerada do Universo. Mas como chegamos a essa conclusão? E o que a ciência contemporânea tem a dizer sobre ela?
A ideia de um Universo em expansão surgiu com as observações de Edwin Hubble na década de 1920, quando ele descobriu que as galáxias distantes estavam se afastando umas das outras.
A partir da teoria da relatividade geral de Albert Einstein, os cientistas passaram a modelar um Universo em movimento, dinâmico, em contraposição às primeiras hipóteses do próprio Einstein, que chegou a introduzir a chamada "constante cosmológica" para manter o Universo estático, ideia que ele abandonou após as observações de Hubble.
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Por décadas, pensou-se que a expansão do Universo estava desacelerando devido à atração gravitacional da matéria. Isto é, a expansão estaria sendo continuamente retardada pelo próprio conteúdo material do Universo, uma vez que a gravidade é sempre atrativa.
No entanto, em 1998, duas equipes independentes de astrônomos (o Supernova Cosmology Project e o High-Z Supernova Search Team) estudaram supernovas do tipo Ia e descobriram que o Universo estava, na verdade, se expandindo cada vez mais rápido. Esta descoberta indicou que algo parecia estar vencendo a atração da gravidade.
O nome "energia escura" foi cunhado para descrever essa força misteriosa que parece estar por trás da expansão acelerada, contudo, trata-se apenas de um rótulo para algo cuja natureza ainda é desconhecida. Existem diversas hipóteses sobre o que ela pode ser.
5 hipóteses que tentam explicar a Energia Escura
Constante cosmológica (Λ)
A interpretação mais simples é que a energia escura é uma propriedade do espaço em si. Mesmo o vácuo, sem matéria nem radiação, teria uma energia associada. Essa ideia é consistente com a equação de Einstein quando se reintroduz a sua antiga constante cosmológica, agora em nova roupagem.
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Campo quântico dinâmico (Quintessência)
Outra possibilidade é que a energia escura seja causada por um campo escalar que varia ao longo do tempo e do espaço, semelhante ao campo inflacionário do Universo primordial.
Modificações na gravidade
Talvez não haja uma energia escura. Em vez disso, a teoria da gravidade pode estar incompleta em escalas cósmicas. Modelos alternativos de gravidade ou teorias de dimensões extras tentam explicar a aceleração sem precisar invocar uma nova forma de energia nos modelos teóricos.
A energia escura não é detectada diretamente, mas pode ser inferida por meio de vários métodos observacionais:
Supernovas do tipo Ia
Servem como "velas padrão" para medir distâncias cósmicas. Foi com elas que a aceleração da expansão foi descoberta.
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Radiação Cósmica de Fundo (CMB)
O mapa das flutuações dessa radiação primitiva permite estimar a composição do Universo. Os dados do satélite Planck indicam que a energia escura domina o Universo atual.
Oscilações Acústicas de Bárions (BAO)
Ondas de pressão deixaram uma marca nas distribuições de galáxias, ajudando a mapear a expansão ao longo do tempo.
A presença da energia escura afeta profundamente o destino do Universo. Se ela continuar a dominar, a expansão pode se acelerar indefinidamente, levando a um "Big Freeze", em que o Universo se torna cada vez mais frio e vazio.
Algumas teorias propõem um "Big Rip", onde a energia escura aumentaria com o tempo até romper galáxias, estrelas e até mesmo a matéria em nível atômico.
Alternativamente, se a energia escura variar ao longo do tempo ou interagir com a matéria, cenários mais exóticos podem ocorrer, incluindo uma reversão da expansão em um futuro distante.
A busca pela energia escura
Atualmente, diversas missões estão em andamento para compreender melhor esse fenômeno, são elas:
- Telescópio Espacial Euclid: lançado em 2023 pela Agência Espacial Europeia (ESA), cujo objetivo é mapear a geometria do Universo e entender a natureza da energia escura;
- Vera C. Rubin Observatory: Realizará uma pesquisa profunda do céu noturno, observando milhões de galáxias para estudar a energia escura;
- Nancy Grace Roman Space Telescope (NASA): Previsto para ser lançado até o fim da década, esse telescópio usará métodos diversos para testar modelos cosmológicos, inclusive a natureza da energia escura.
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Apesar de dominarem o Universo, a energia escura e também a matéria escura (que constitui cerca de 27% de tudo que há) permanecem como enigmas fundamentais. Elas revelam que ainda conhecemos apenas uma pequena fração do cosmos em que vivemos.
Com os avanços observacionais e dos modelos teóricos, cientistas esperam decifrar os mistérios da energia escura nas próximas décadas. Entender essa força invisível pode ser a chave para desvendar o futuro do Universo e expandir ainda mais os limites do nosso conhecimento físico.
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