Astronomia

A diminuição da energia da CMBR pode ser a fonte de energia escura?

A diminuição da energia da CMBR pode ser a fonte de energia escura?



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Disseram-me que a energia CMBR diminui com o tempo. Será que a energia perdida é de alguma forma transferida para o espaço-tempo, fazendo com que a expansão acelere?


Não - a diminuição da energia na CMB já está bem modelada nas equações de Friedmann. O termo no parâmetro de densidade que é proporcional a $ a ^ {- 4} $ é a contribuição da densidade de energia de radiação para a evolução do universo, o termo proporcional a $ a ^ {- 3} $ é densidade de matéria (principalmente escura , mas inclui matéria comum), $ a ^ {- 2} $ é a contribuição da própria curvatura do espaço-tempo, e o termo sem quaisquer fatores de $ a $ é a contribuição da energia escura. O tamanho da densidade de radiação, hoje, já é uma pequena fração da densidade da matéria (cerca de 0,03% da densidade da matéria, 0,01% da densidade do universo em geral - a matéria comum é cerca de 5% no total).

A última vez que a densidade de energia nos campos de radiação era do mesmo tamanho que a dos campos de matéria era em torno de $ z = 3.300 $.

Também discordo da resposta de @J.Chomel - a energia armazenada no campo de radiação está diminuindo. Então, a densidade de energia no campo de radiação é dimensionada como $ a ^ {- 4} $, e o volume é dimensionado como $ a ^ 3 $. Uma vez que a energia total é a densidade de energia vezes o volume, a energia total escala como $ a ^ {- 1} $, assim como você esperaria com o número de fótons sendo fixo, mas a energia em cada fóton escalando como $ a ^ {-1} $ conforme o comprimento de onda aumenta.


Uma descoberta de energia escura provou que Einstein estava errado? Não exatamente.

A maior pesquisa de galáxias já feita sugere que nosso cosmos não é tão desordenado quanto deveria ser. Essa falta de aglomeração pode significar que há uma discrepância com a de Einstein teoria da relatividade geral, que os cientistas usam para entender como as estruturas em nosso universo evoluíram ao longo de 13 bilhões de anos.

"Se essa disparidade for verdadeira, então talvez Einstein estivesse errado", disse Niall Jeffrey, um dos co-líderes do Dark Energy Survey (DES) e cosmologista da École Normale Supérieure, em Paris, disse à BBC News

A equipe do DES compilou um catálogo de centenas de milhões de galáxias e usou pequenas distorções nas formas dessas galáxias para medir as estatísticas vitais do universo. Quase todas essas medições confirmaram a prevalecente Big Bang Modelo de cosmologia, em que toda a matéria do universo se expandiu a partir de um ponto incrivelmente quente e minúsculo.

Mas uma dessas medidas & mdash a aglomeração da matéria & mdash estava um pouco errada. Se o universo for mais suave do que se pensava, isso significaria que nossa compreensão de como as estruturas evoluem no universo, que é baseada na teoria geral da relatividade de Einstein, estaria errada.

Enquanto algumas manchetes já proclamam que Einstein estava errado e os físicos precisam revisar seus modelos, a realidade é muito mais matizada. Isso porque a discrepância ainda não é um problema estatístico.


Leitura Adicional

Lembre-se, se você vir uma notícia que possa merecer alguma atenção, conte-nos! (Observação: se a história se originar da Associated Press, FOX News, MSNBC, o New York Times, ou outro grande meio de comunicação nacional, provavelmente já teremos ouvido falar sobre isso.) E obrigado a todos os nossos leitores que enviaram ótimas dicas de notícias para nós. Se você não pegou todas as últimas Novidades para saber, por que não dar uma olhada para ver o que você perdeu?

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Energia Escura vs Matéria Escura

Não há energia global conservada em um universo em expansão. Veja aqui:

A rigor, visto que em nosso melhor modelo atual, nosso universo é espacialmente infinito, a "energia quototal" do nosso universo também seria infinita. Mas mesmo em um finito universo com energia escura (por exemplo, um espaço-tempo FRW espacialmente fechado com uma constante cosmológica positiva), a & energia quototal & quot (densidade de energia escura integrada sobre o volume espacial) mudaria com o tempo, e isso é esperado.

Claro, a origem da energia escura é uma questão em aberto. Acho que a opinião predominante no mainstream é que isso deve ser explicado como energia do vácuo. De acordo com a teoria quântica de campos, mesmo no vácuo existem flutuações de campo devido ao princípio da incerteza de Heisenberg. Então, naturalmente, alguém poderia pensar que a energia dessas flutuações poderia ser a fonte de energia escura observada na cosmologia. No entanto, existe uma enorme discrepância entre o valor observado da energia escura (a.k.a. constante cosmológica) e o valor teórico proveniente de QFT. O valor previsto asi é superior em 120 ordens quando comparado ao valor observado.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Cosmological_constant_problem

É claro que ainda não temos uma explicação satisfatória. Talvez não saibamos até que tenhamos uma teoria completa da gravidade quântica

@PeterDonis Ok, então você diz que campos escalares podem fazer isso, exemplos de IIRC de campos escalares conhecidos seriam também o campo B (estático), campo E (estático), campo EM, gravidade, outros?
Os campos E, B, EM ou gravidade podem fazer algo semelhante ao que está acontecendo com a energia escura / vácuo?

Deixe-me perguntar mais uma coisa com relação ao tópico em questão, normalmente associamos um campo a uma fonte, como o campo E e sua carga de fonte ou gravidade e massa, então da maneira que eu imagino em condições normais se eu tiver um objeto que tem carga e massa, é uma fonte tanto para o campo E quanto para a gravidade
Qual é a fonte de energia escura / vácuo?
A fonte é conhecida ou hipotética a partir de agora?

Parece que, ao contrário da matéria e dos campos associados à matéria, a fonte de energia escura parece estar em todos os lugares ao mesmo tempo e fundamentalmente ligada ao espaço-tempo.


Energia escura

No final da década de 1990, os astrônomos encontraram evidências de que a expansão do universo não estava diminuindo devido à gravidade como esperado. Em vez disso, a velocidade de expansão estava aumentando. Alguma coisa devia estar alimentando esse universo em aceleração e, em parte devido à sua natureza desconhecida, essa "coisa" era chamada de energia escura.

O Hubble desempenha um papel importante na verificação, caracterização e restrição da energia escura. As observações do Hubble e do solo medem um tipo especial de explosão estelar, uma supernova anã branca, para medir distâncias precisas às galáxias.

Dentro da região do Hubble Deep Field-North, os astrônomos localizaram um raio de luz de uma das supernovas mais distantes já vistas. Em uma visão aproximada dessa região (à esquerda), uma seta branca aponta para uma elíptica tênue, a casa da explosão do SN 1997ff. A própria supernova (direita) é distinguida pelo ponto branco no centro. Crédito: NASA, Adam Riess (STScI) COMUNICADO DE NOTÍCIAS: 2001-09 & gt

Uma galáxia localizada a um bilhão de anos-luz de distância fornece um ponto de dados para o universo como era há um bilhão de anos. Enquanto isso, conforme o universo se expande, a luz viajando para a Terra de galáxias distantes (e suas supernovas) é esticada para comprimentos de onda mais longos - um fenômeno chamado redshift cosmológico. Os redshifts cosmológicos de galáxias em distâncias diferentes fornecem uma história da expansão do universo ao longo do tempo.

No entanto, apenas o Hubble teve a resolução de estender essas observações a galáxias muito distantes. A descoberta da supernova 1997ff, localizada a cerca de 10 bilhões de anos-luz de distância, forneceu evidências para a energia escura.

Na metade do caminho para a história do universo & mdash, vários bilhões de anos atrás & mdash, a energia escura tornou-se dominante e a expansão acelerada. Embora estudos baseados em terra tenham medido esse período de aceleração, a observação de Hubble e rsquos de 1997 e seguintes remonta à parte em desaceleração da expansão. Esta mudança entre duas eras diferentes do universo & mdash uma mudança de um universo em desaceleração para um universo em aceleração & mdash mostrou que a energia escura existe.

Hubble continuou a explorar a natureza da energia escura com observações como o Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS), estruturado para ajudar a descobrir supernovas distantes.

As 42 supernovas encontradas pelo Hubble não apenas solidificaram as conclusões sobre a energia escura, mas também começaram a restringir algumas de suas possíveis explicações. Os resultados posteriores do Hubble identificaram o quão cedo no universo a energia escura começou a influenciar a expansão, bem como restringiu a taxa de expansão atual.

A visão que emergiu foi que a energia escura era consistente com a força lenta e constante da constante cosmológica de Einstein & rsquos, um conceito que o físico tinha inicialmente introduzido em suas equações para evitar que seu universo teórico entre em colapso, depois retraído quando a expansão do universo foi descoberto. Mas em vez de manter o universo em um estado estável, a energia escura está se expandindo para expandir o universo cada vez mais rápido. A descoberta da energia escura foi reconhecida pelo Prêmio Nobel de Física em 2011.

Os astrônomos agora sabem que há muito mais no universo do que aparenta. A matéria normal luminosa e não luminosa constitui cerca de 4 por cento da massa total e densidade de energia do universo. A matéria escura, que não emite luz e não pode ser observada diretamente, compreende outros 24% do total, enquanto a energia escura domina com cerca de 72%. A maior parte do universo é desconhecida e detectada apenas indiretamente. Podemos ver seus efeitos nas galáxias e na expansão do universo, mas ainda não identificamos a fonte subjacente. Isso pode parecer perturbador, mas para um cientista é empolgante. Existem mais grandes mistérios para explorar e resolver!


Respostas e Respostas

"Energia escura" é um nome atraente para algo que não temos evidências de que seja uma energia.
Pode haver a tendência de confundir e enganar as pessoas ao usar a palavra & quotenergia & quot neste contexto.

Não há evidências de que o espaço seja uma substância material. Basicamente, estamos falando sobre geometria e as equações que foram propostas governando seu desenvolvimento e mudança.

É importante não considerar certa ideia tradicional grega de geometria. Descobrimos que ele muda de acordo com sua própria lei. Não temos o direito de presumir que os ângulos de um triângulo sempre somam 180. A razão pela qual eles acontecem em algumas circunstâncias e não em outras é explicada pela lei aceita da geometria. Não temos o direito de supor que as distâncias, uma vez que começam a aumentar não continuará a aumentar (mesmo se a "energia escura" ou a constante de curvatura cosmológica forem zero). As mudanças graduais na taxa de aumento estão de acordo com a lei aceita da geometria.

Não sabemos se a lei é absolutamente correta. É apenas a melhor (mais precisa, amplamente aplicável, simples, confiável) lei da geometria que temos até agora. Funciona.
Pode ser melhorado algum dia, mas é aceito por enquanto. Possui uma constante de curvatura. Até o momento, não há nenhuma evidência convincente que atribua essa constante a uma & quotenergia & quot. A evidência observacional tem funcionado no sentido contrário - que é simplesmente uma constante que ocorre naturalmente, como outras constantes físicas básicas. Teremos que esperar para ver.

A constante cosmológica Lambda (que algumas pessoas chamam de "energia escura") desempenhou até agora um papel muito menor. Mesmo se essa constante fosse zero, a geometria ainda estaria se expandindo. A imagem mental que você oferece de bombear algo no espaço para fazê-lo se expandir não é uma imagem mental muito boa. A geometria se expande porque é isso que muitas soluções para a equação GR fazem, e acontece que estamos em uma das soluções em expansão. A equação tem em si uma tendência natural para que processos como esse continuem (embora a taxa possa mudar gradualmente) sem qualquer entrada externa.

Você pode ler um artigo intitulado "Por que todos esses preconceitos contra uma constante?", De Rovelli.
Apenas google & quotprejudices rovelli & quot e você deve obtê-lo. Se isso não funcionar, por favor me avise.


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O instrumento DESI foi instalado no Telescópio Nicholas U. Mayall de 4 metros no Observatório Nacional de Kitt Peak, um programa do NOIRLab da National Science Foundation (NSF), que permitiu ao Departamento de Energia operar o Telescópio Mayall para a pesquisa DESI. O instrumento inclui novas ópticas que aumentam o campo de visão do telescópio e inclui 5.000 fibras ópticas controladas por robôs para coletar dados espectroscópicos de um número igual de objetos no campo de visão do telescópio.

“Não estamos usando os maiores telescópios”, disse David Schlegel do Berkeley Lab, que é cientista do projeto DESI. “É que os instrumentos são melhores e altamente multiplexados, o que significa que podemos capturar a luz de muitos objetos diferentes ao mesmo tempo.”

Na verdade, o telescópio “está literalmente apontando para 5.000 galáxias diferentes simultaneamente”, disse Schlegel. Em qualquer noite, ele explica, conforme o telescópio é movido para a posição desejada, as fibras ópticas se alinham para coletar a luz das galáxias conforme ela é refletida no espelho do telescópio. A partir daí, a luz é alimentada em um banco de espectrógrafos e câmeras CCD para posterior processamento e estudo.

“É realmente uma fábrica que temos - uma fábrica de espectros”, disse o líder de validação da pesquisa, Christophe Yeche, também cosmologista da CEA. “Podemos coletar 5.000 espectros a cada 20 minutos. Em uma boa noite, coletamos espectros de cerca de 150.000 objetos. ”

“Mas não foi apenas o hardware do instrumento que nos levou a este ponto - é também o software do instrumento, o sistema nervoso central do DESI”, disse Klaus Honscheid, professor de física da Ohio State University que dirigiu o projeto do controle e monitoramento do instrumento DESI sistemas. Ele dá crédito a dezenas de pessoas em seu grupo e ao redor do mundo que construíram e testaram milhares de partes componentes do DESI, a maioria das quais exclusivas para o instrumento.

Os espectros coletados pelo DESI são os componentes da luz correspondentes às cores do arco-íris. Suas características, incluindo comprimento de onda, revelam informações como a composição química dos objetos observados, bem como informações sobre sua distância e velocidade relativas.

À medida que o universo se expande, as galáxias se afastam umas das outras e sua luz é deslocada para comprimentos de onda mais longos e vermelhos. Quanto mais distante a galáxia, maior seu desvio para o vermelho. Ao medir os desvios para o vermelho da galáxia, os pesquisadores do DESI criarão um mapa 3D do universo. Espera-se que a distribuição detalhada das galáxias no mapa produza novos insights sobre a influência e a natureza da energia escura.

“A energia escura é um dos principais impulsionadores da ciência para o DESI”, disse o co-porta-voz do projeto Kyle Dawson, professor de física e astronomia da Universidade de Utah. “O objetivo não é tanto descobrir o quanto existe - sabemos que cerca de 70% da energia no universo hoje é energia escura - mas estudar suas propriedades.”

O universo está se expandindo a uma taxa determinada por seu conteúdo total de energia, explica Dawson. Conforme o instrumento DESI olha para o espaço e o tempo, ele disse, “podemos literalmente tirar instantâneos hoje, ontem, 1 bilhão de anos atrás, 2 bilhões de anos atrás - o mais distante possível no tempo. Podemos então descobrir o conteúdo de energia nesses instantâneos e ver como ele está evoluindo. ”

Jim Siegrist, diretor associado de Física de Altas Energias do DOE, disse: “Estamos entusiasmados em ver o início do DESI, o primeiro projeto de energia escura da próxima geração a iniciar sua pesquisa científica. Junto com sua missão principal de estudos de energia escura, o conjunto de dados será usado pela comunidade científica em geral para uma infinidade de estudos de astrofísica.

O DESI é apoiado pelo DOE Office of Science e pelo National Energy Research Scientific Computing Center, uma instalação do usuário do DOE Office of Science. Apoio adicional para DESI é fornecido pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA, Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia do Reino Unido, Fundação Gordon e Betty Moore, Fundação Heising-Simons, Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica (CEA), a Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia do México, Ministério da Economia da Espanha e pelas instituições membros do DESI.

A colaboração DESI tem a honra de ter permissão para realizar pesquisas astronômicas em Iolkam Du’ag (Kitt Peak), uma montanha com particular significado para a nação Tohono O'odham.

Nota do editor: esta história é baseada em um comunicado à imprensa do Lawrence Berkeley National Laboratory.

Para perguntas ou comentários, entre em contato com o Escritório de Comunicações do SLAC em [email protected]

SLAC é um vibrante laboratório multiprograma que explora como o universo funciona nas escalas maiores, menores e mais rápidas e inventa ferramentas poderosas usadas por cientistas ao redor do globo. Com pesquisas que abrangem física de partículas, astrofísica e cosmologia, materiais, química, ciências biológicas e de energia e computação científica, ajudamos a resolver problemas do mundo real e promover os interesses da nação.


Energia escura: o mapa dá pistas sobre o que é, mas aprofunda a disputa sobre a taxa de expansão cósmica

A energia escura é um dos maiores mistérios da ciência hoje. Sabemos muito pouco sobre isso, além de ser invisível, preencher todo o universo e afastar as galáxias umas das outras. Isso está fazendo nosso cosmos se expandir em um ritmo acelerado. Mas o que é isso? Uma das explicações mais simples é que se trata de uma “constante cosmológica” - um resultado da própria energia do espaço vazio - uma ideia introduzida por Albert Einstein.

Muitos físicos não estão satisfeitos com esta explicação, no entanto. Eles querem uma descrição mais fundamental de sua natureza. É algum novo tipo de campo de energia ou fluido exótico? Ou é um sinal de que as equações da gravidade de Einstein estão de alguma forma incompletas? Além do mais, não entendemos realmente a taxa atual de expansão do universo.

Agora, nosso projeto, o Estudo Espectroscópico de Oscilação Bariônica (eBOSS), apresentou algumas respostas. Nosso trabalho foi lançado como uma série de 23 publicações, algumas das quais ainda estão sendo revisadas por pares, descrevendo o maior mapa cosmológico tridimensional já criado.

Atualmente, a única maneira pela qual podemos sentir a presença da energia escura é com observações do universo distante. Quanto mais distantes as galáxias, mais jovens elas nos parecem. Isso porque a luz que eles emitem levou milhões ou até bilhões de anos para chegar aos nossos telescópios. Graças a esse tipo de máquina do tempo, podemos medir diferentes distâncias no espaço em diferentes tempos cósmicos, ajudando-nos a descobrir a rapidez com que o universo está se expandindo.

Usando o telescópio Sloan Digital Sky Survey, medimos mais de dois milhões de galáxias e quasares - objetos extremamente brilhantes e distantes que são alimentados por buracos negros - nas últimas duas décadas. Este novo mapa cobre cerca de 11 bilhões de anos de história cósmica que foi essencialmente inexplorada, nos ensinando sobre a energia escura como nunca antes.

Telescópio SDSS. Crédito da imagem: Sloan Digital Sky Survey / wikipedia, CC BY-SA

Nossos resultados mostram que cerca de 69 por cento da energia do nosso universo é energia escura. Eles também demonstram, mais uma vez, que a forma mais simples de energia escura de Einstein - a constante cosmológica - concorda mais com nossas observações.

Ao combinar as informações do nosso mapa com outras sondas cosmológicas, como a radiação cósmica de fundo - a luz que sobrou do big bang - todos parecem preferir a constante cosmológica a explicações mais exóticas da energia escura.

Expansão Cósmica em Disputa

Os resultados também fornecem uma visão melhor de algumas controvérsias recentes sobre a taxa de expansão do universo hoje e sobre a geometria do espaço.

Combinar nossas observações com estudos do universo em sua infância revela rachaduras em nossa descrição de sua evolução. Em particular, nossa medição da taxa atual de expansão do universo é cerca de 10 por cento menor do que o valor encontrado usando métodos diretos de medição de distâncias para galáxias próximas. Ambos os métodos afirmam que seus resultados são corretos e muito precisos, portanto, sua diferença não pode ser simplesmente um acaso estatístico.

A precisão do eBOSS potencializa essa crise. Não há uma explicação amplamente aceita para essa discrepância. Pode ser que alguém cometeu um erro sutil em um desses estudos. Ou pode ser um sinal de que precisamos de uma nova física. Uma possibilidade empolgante é que uma forma de matéria até então desconhecida do universo primitivo possa ter deixado um rastro em nossa história. Isso é conhecido como “energia escura inicial”, que se pensava estar presente quando o universo era jovem, o que poderia ter modificado a taxa de expansão cósmica.

Estudos recentes da radiação cósmica de fundo sugeriram que a geometria do espaço pode ser curva em vez de ser simplesmente plana, o que é consistente com a teoria mais aceita do big bang. Mas nosso estudo concluiu que o espaço é realmente plano.

Mesmo após esses avanços importantes, cosmologistas de todo o mundo permanecerão intrigados com a aparente simplicidade da energia escura, a planura do espaço e os valores controversos da taxa de expansão atual. Só há um caminho a seguir na busca por respostas - fazer mapas maiores e mais detalhados do universo. Vários projetos têm como objetivo medir pelo menos dez vezes mais galáxias do que nós.

Se os mapas do eBOSS foram os primeiros a explorar uma lacuna anteriormente perdida de 11 bilhões de anos de nossa história, a nova geração de telescópios fará uma versão de alta resolução do mesmo período de tempo. É emocionante pensar sobre o fato de que pesquisas futuras podem ser capazes de resolver os mistérios restantes sobre a expansão do universo na próxima década ou assim. Mas seria igualmente emocionante se revelassem mais surpresas.

Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.


A energia escura está separando o universo: o Galaxy Evolution Explorer da NASA considera a energia escura repulsiva

Uma pesquisa de cinco anos em 200.000 galáxias, remontando a sete bilhões de anos no tempo cósmico, levou a uma das melhores confirmações independentes de que a energia escura está separando nosso universo em velocidades aceleradas.

A pesquisa usou dados do Galaxy Evolution Explorer da NASA, baseado no espaço, e do telescópio anglo-australiano na montanha Siding Spring, na Austrália.

As descobertas oferecem um novo suporte para a teoria preferida de como a energia escura funciona - como uma força constante, afetando uniformemente o universo e impulsionando sua expansão descontrolada. Eles contradizem uma teoria alternativa, em que a gravidade, e não a energia escura, é a força que separa o espaço. De acordo com essa teoria alternativa, com a qual os resultados da nova pesquisa não são consistentes, o conceito de gravidade de Albert Einstein está errado, e a gravidade se torna repulsiva em vez de atraente quando atua a grandes distâncias.

"A ação da energia escura é como se você jogasse uma bola para o alto e ela continuasse subindo cada vez mais rápido", disse Chris Blake, da Swinburne University of Technology em Melbourne, Austrália. Blake é o autor principal de dois artigos que descrevem os resultados que apareceram em edições recentes do Avisos mensais da Royal Astronomical Society. "Os resultados nos dizem que a energia escura é uma constante cosmológica, como Einstein propôs. Se a gravidade fosse a culpada, então não veríamos esses efeitos constantes da energia escura ao longo do tempo."

Acredita-se que a energia escura domine nosso universo, constituindo cerca de 74% dele. A matéria escura, uma substância um pouco menos misteriosa, responde por 22%. A chamada matéria normal, qualquer coisa com átomos, ou o material que compõe as criaturas vivas, planetas e estrelas, representa apenas aproximadamente 4% do cosmos.

A ideia de energia escura foi proposta durante a década anterior, com base em estudos de estrelas explodindo distantes chamadas supernovas. As supernovas emitem luz constante e mensurável, tornando-as chamadas de "velas padrão", o que permite o cálculo de sua distância da Terra. As observações revelaram que a energia escura estava jogando os objetos para fora em velocidades cada vez maiores.

A nova pesquisa fornece dois métodos separados para verificar esses resultados de forma independente. Esta é a primeira vez que os astrônomos realizam essas verificações em todo o intervalo de tempo cósmico dominado pela energia escura. Os astrônomos começaram montando o maior mapa tridimensional de galáxias no universo distante, localizado pelo Galaxy Evolution Explorer.

"O Galaxy Evolution Explorer ajudou a identificar galáxias jovens e brilhantes, que são ideais para este tipo de estudo", disse Christopher Martin, investigador principal da missão no Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena. "Forneceu a estrutura para este enorme mapa 3-D."

A equipe adquiriu informações detalhadas sobre a luz de cada galáxia usando o telescópio Anglo-australiano e estudou o padrão de distância entre eles. As ondas sonoras do início do universo deixaram marcas nos padrões das galáxias, fazendo com que pares de galáxias se separassem por aproximadamente 500 milhões de anos-luz.

Blake e seus colegas usaram esta "régua padrão" para determinar a distância dos pares de galáxias à Terra. Assim como nos estudos de supernovas, esses dados de distância foram combinados com informações sobre as velocidades que os pares estão se afastando de nós, revelando, mais uma vez, que a estrutura do espaço está se distendendo cada vez mais rápido.

A equipe também usou o mapa de galáxias para estudar como os aglomerados de galáxias crescem ao longo do tempo como cidades, eventualmente contendo muitos milhares de galáxias. Os aglomerados atraem novas galáxias por meio da gravidade, mas a energia escura separa os aglomerados. Isso retarda o processo, permitindo aos cientistas medir a força repulsiva da energia escura.

"As observações dos astrônomos nos últimos 15 anos produziram uma das descobertas mais surpreendentes da ciência física - a expansão do universo, desencadeada pelo big bang, está se acelerando", disse Jon Morse, diretor da divisão de astrofísica da sede da NASA em Washington. "Usando métodos totalmente independentes, os dados do Galaxy Evolution Explorer ajudaram a aumentar nossa confiança na existência de energia escura."


O que o queijo suíço pode nos ensinar sobre a energia escura?

Cerca de 10 anos atrás, os cientistas chegaram à surpreendente conclusão de que nosso universo está se separando em velocidades cada vez maiores, esticando o espaço e o próprio tempo como queijo derretido. A força que está separando o universo ainda é um mistério, e é precisamente por isso que foi apelidada de "energia escura".

Mas a energia escura é realmente real? Nosso universo está realmente acelerando? Essas questões permanecem na mente de Ali Vanderveld, um cosmologista pós-doutorado no JPL. Vanderveld e seus colegas publicaram recentemente um artigo na revista Physical Review examinando como buracos gigantes em nosso universo "parecido com um queijo suíço" podem fazer com que o espaço pareça estar se acelerando, quando na verdade não está. Eles concluíram que esses buracos, ou vazios, não são suficientes para explicar a energia escura. No entanto, Vanderveld diz que é importante continuar a questionar os traços fundamentais do próprio espaço em que vivemos.

"Às vezes, consideramos a energia escura algo natural", disse Vanderveld. "Mas existem outras teorias que poderiam explicar por que o universo parece estar se afastando em velocidades cada vez mais rápidas."

Por que os cientistas acham que o universo está se acelerando? Uma grande parte das evidências vem de observações feitas ao longo da última década de explosões colossais de estrelas muito distantes chamadas supernovas. A Wide-Field and Planetary Camera 2 do JPL no Hubble Space Telescope da NASA contribuiu para esta pesquisa inovadora. Os astrônomos já haviam descoberto que o espaço, desde seu início, cerca de 13,7 bilhões de anos atrás, em uma tremenda explosão do "Big Bang", está se expandindo. Mas eles não sabiam se essa expansão estava acontecendo a uma taxa constante e até especularam que ela poderia estar diminuindo. Ao examinar supernovas distantes a bilhões de anos-luz de distância, os cientistas puderam dar uma olhada em como a expansão do espaço se comporta ao longo do tempo.

Os resultados foram surpreendentes. As supernovas mais distantes eram mais escuras do que o previsto, o que sugere que estão mais distantes do que se acreditava anteriormente. Se eles estiverem mais distantes, isso significa que o espaço entre nós e as supernovas está se expandindo a velocidades cada vez maiores. Desde então, pesquisas adicionais apontaram para um universo em aceleração.

Um grupo de pesquisadores do Fermi National Accelerator Laboratory em Batavia, Illinois, invocou recentemente o que é chamado de modelo de queijo suíço do universo para explicar por que essas supernovas parecem estar se afastando de nós mais rápido do que realmente estão. O universo é feito de pedaços de matéria intercalados com buracos gigantes, ou vazios, parecidos com o queijo suíço. Na verdade, no ano passado, astrônomos da Universidade de Minnesota, em Twin Cities, relataram ter encontrado o rei de todos os vazios conhecidos, abrangendo um bilhão de anos-luz. Em outras palavras, levaria a luz - que detém o título de coisa mais rápida do universo - um bilhão de anos para ir de um lado a outro do vazio!

Os pesquisadores da Fermi disseram que esses vazios podem estar entre nós e as supernovas que estão sendo observadas, agindo como lentes côncavas para fazer os objetos parecerem mais opacos e distantes do que realmente são. Nesse caso, a supernova pode não estar se afastando de nós, afinal. A teoria deles afirmava fornecer uma maneira pela qual a energia escura poderia fazer puf.

Vanderveld e seus colegas da Cornell University, Ithaca, N.Y., examinaram mais de perto essa teoria e encontraram alguns "buracos". O grupo em Fermi presumiu que um monte de vazios se alinhariam entre nós e as supernovas, mas o grupo de Vanderveld disse que, na realidade, os vazios seriam distribuídos de forma mais aleatória - novamente como queijo suíço. Com essa distribuição aleatória, os vazios não são suficientes para explicar a energia escura.

"O tamanho do universo ainda pode estar nos enganando, fazendo-nos pensar que está se acelerando", disse Vanderveld. "Mas não achamos que esse seja o caso com nossos melhores modelos atuais do universo."

Existe, no entanto, uma outra possibilidade bizarra que pode significar que um vazio está criando a ilusão de um universo em aceleração. Se nosso sistema solar simplesmente se situasse no meio de um vazio, então esse vazio distorceria nossas observações. Disse Vanderveld: "É realmente difícil dizer se estamos no vazio, mas na maioria das vezes essa possibilidade foi descartada."


Colocando a teoria à prova

Incrivelmente, a teoria de Maeder é testável. Por exemplo, podemos determinar observacionalmente a velocidade de rotação das galáxias e comparar os dados com as previsões feitas por seu modelo de espaço vazio. Podemos até examinar o movimento de galáxias dentro de aglomerados de galáxias para testar se há concordância com o modelo proposto.

Os cientistas apenas propuseram a matéria escura para explicar como as galáxias e aglomerados de galáxias se movem devido à atração gravitacional. Mas e se o próprio espaço pudesse fazê-los se mover dessa maneira? Até agora, os testes que Maeder descreve estão de acordo com as observações feitas.

No entanto, há muitos mais testes que precisam ser executados, Maeder investigou apenas dois aglomerados de galáxias. And let’s not forget the huge body of work suggesting that dark matter and dark energy do exist. Yet it is tantalising that, if the hypotheses that Maeder has put forward are correct, then it points to a large revision of our ideas about cosmology.

While we are not there yet, ultimately, the pie chart of mass and energy density of the entire universe may need to be revisited to scrub out the two biggest parts! It’s an exciting time to be a cosmologist.


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