O que é energia negra? | Espaço

Energia negra é o nome dado à misteriosa força que está fazendo com que a taxa de expansão do nosso Universo acelere com o tempo, ao invés de abrandar. Isso é contrário ao que se poderia esperar de um universo que começou em um Big Bang. Os astrônomos no século 20 aprenderam que o universo está se expandindo. Eles pensaram que a expansão poderia continuar para sempre, ou eventualmente – se o universo tivesse massa suficiente e, portanto, autogravidade suficiente – reverter e causar uma Grande Crise. Agora, no início do século 21, essa ideia evoluiu. O Universo é visto como se expandindo mais rápido hoje do que há bilhões de anos atrás. O que poderia estar causando o aumento da taxa de expansão? Os astrônomos agora às vezes falam de uma força repulsiva como uma possível forma de entendê-la.

Até ao final dos anos 90, a maioria dos cosmólogos acreditava que o Universo não tinha massa suficiente para causar uma Grande Crise. Em particular, dados adquiridos pelo 2dF Galaxy Redshift Survey e pelo Sloan Digital Sky Survey pareciam confirmar que o Universo se expandiria para sempre, embora a um ritmo cada vez menor à medida que a própria massa e gravidade do Universo tentava puxá-lo para trás.

A primeira indicação de algo revolucionário prestes a ser descoberto veio em 1998 durante um levantamento de supernovas Tipo 1A. Estas explosões massivas de estrelas gigantes moribundas são extremamente úteis para os astrônomos porque elas sempre emitem a mesma quantidade de luz, e por isso podem ser usadas como as chamadas “velas padrão” para calcular distâncias no cosmos. Esta é uma ideia muito simples. Pense em pirilampos à noite: todos eles brilham com o mesmo brilho instrínseco. Medindo o brilho de onde você está, você pode calcular sua distância.

O levantamento de 1998 estava sendo realizado por dois grupos internacionais de astrônomos, incluindo os americanos Adam Riess e Saul Perlmutter, e Brian Schmidt na Austrália. Usando oito telescópios no mundo todo, o objetivo deles era usar a distância de supernovas Tipo 1A para calcular a taxa de expansão do universo, conhecida como a Constante Hubble (embora na realidade, como a taxa de expansão do universo varia com o tempo, tecnicamente não é uma constante).

Os resultados do levantamento foram surpreendentes. As supernovas distantes que explodiram quando o universo estava apenas a 2/3 da sua idade actual estavam muito mais fracas do que deveriam estar, e por isso estavam muito mais distantes. A implicação disto foi que o Universo tinha se expandido muito mais rápido do que deveria, se as idéias atuais fossem corretas.

Meter com muito ceticismo na comunidade astronômica quando estes resultados foram revelados, as observações foram logo replicadas por outras equipes e outros métodos. Na virada do milênio, estava ficando claro que a expansão do universo não estava, como era comumente acreditado, diminuindo. Na verdade, está a acelerar.

Even mais estranhamente, a expansão tinha sido desacelerada, como seria de esperar, até sete ou oito bilhões de anos após o Big Bang. Mas então, por razões completamente desconhecidas, uma misteriosa “força anti-gravidade” começou a dominar, superando o freio que a gravidade estava colocando na expansão, que então reverteu sua desaceleração e começou a acelerar.

Você pode imaginar como esta revelação foi chocante para os astrônomos e cosmólogos.

A força responsável por esta aceleração foi apelidada de energia negra pelos cientistas. Neste caso, escura significa desconhecida em vez de literalmente escura, como é o caso da matéria escura. Deve-se notar que a energia escura e a matéria escura são fenômenos completamente não relacionados. Leia mais: O que é matéria escura?

Para acrescentar ao mistério, as propriedades desta estranha energia escura parecem combinar com a constante cosmológica de Einstein, às vezes chamada de seu fator fudge e mais tarde descrita pelo próprio Einstein como o maior erro profissional de sua vida. Einstein detestava a idéia de um universo em expansão, preferindo a estática postulada pela cosmologia de estado estacionário, que era popular no início do século 20. Ele inventou uma força anti-gravidade, de origem indefinida, para contrabalançar a expansão observada do universo, que resultaria em um universo não-expandido. Entretanto, Einstein mais tarde retraiu esta idéia, que não foi apoiada por observações.

A energia negra é um dos grandes mistérios não resolvidos da cosmologia. Pensa-se agora que ela constitui 68% de tudo no universo, com a matéria normal, a chamada matéria “bariónica” – cada pedaço de matéria que podemos realmente ver – compreendendo apenas 5%, sendo o resto constituído por matéria escura, outro enorme mistério cósmico.

A energia escura comporta-se como a força anti-gravidade de Einstein, mas a sua natureza e origem permanecem desconhecidas. Um dos seus maiores mistérios é porque a energia negra começou a dominar o ritmo de expansão do universo num determinado momento, biliões de anos depois do Big Bang. Se ela existe agora, porque não esteve sempre lá?

A física da energia negra é altamente especulativa. Uma idéia que ganhou terreno nos últimos anos é que a energia escura se assemelha a uma força conhecida como “quintessência”, que é um parente do Campo Higgs. Mas ainda não há evidências observacionais que sustentem ou descontem isso.

Os cosmólogos também não têm idéia se a energia escura continuará a acelerar a expansão do universo para sempre, levando a um cenário, muito no futuro, onde a aceleração irá superar as forças que mantêm o universo unido e literalmente rasgar toda a matéria no cosmos, num cenário de pesadelo conhecido como o Grande Rip.

Existem várias missões espaciais actuais e futuras e pesquisas terrestres que irão investigar a natureza da energia negra, incluindo o telescópio WFIRST em órbita da NASA e a Pesquisa Internacional de Energia Escura, sediada no Chile.

Espera-se que em breve cheguemos a uma maior compreensão desta força misteriosa, que está tendo tanta influência sobre o futuro do cosmos, mas para obter essa compreensão precisamos esboçar uma história muito mais completa do universo. Entretanto, a arqueologia de 13,7 bilhões de anos é extremamente difícil e demorada, com tantos estratos antigos nessa história faltando ou indistintos, então não podemos esperar quaisquer revelações repentinas.

Bottom line: O universo está a expandir-se mais rapidamente do que as teorias mais antigas previam. A energia negra, um dos grandes mistérios não resolvidos da cosmologia, pode causar a sua expansão acelerada. Pensa-se agora que a energia negra constitui 68% de tudo no Universo.