Energia escura? Entenda mais sobre a principal componente do universo

A energia escura compõe cerca de 68.3% do universo e, ironicamente, é a componente que menos conhecemos! Entretanto, seu entendimento é fundamental para a cosmologia, pois ela explica diversas características do universo, como a sua forma geométrica, sua idade e até mesmo como sua expansão se tornou acelerada. Diversos experimentos buscam compreender melhor esta misteriosa energia, descubra um pouco do que sabemos neste texto!

Quando Einstein tentou aplicar sua teoria de Relatividade Geral ao universo, encontrou um universo que expandia, bem diferente da concepção da época, onde o universo era algo estático, que sempre existiu e sempre ia existir. Por causa desta visão, Einstein adicionou um termo na sua equação que ficou conhecido como constante cosmológica.

A constante cosmológica permitia descrever um universo sem expansão através da Relatividade Geral. Porém, com as observações feitas por Edwin Hubble, descobrimos que quanto mais distantes as estrelas estão de nós, mais rápido elas estão se afastando, o que aponta para um universo em expansão.

Assim, a ideia de constante cosmológica foi abandonada. Porém, perceba que adicionar a constante cosmológica modifica a expansão do universo e que as demais componentes que afetam a expansão (matéria e radiação) tem suas quantidades fixas, pois podemos medí-las com outros experimentos.

Observando objetos ainda mais distantes, as chamadas supernovas Ia, Schmidt, Riess e Perlmutter mostraram que não apenas o universo está em expansão, mas esta expansão muda de velocidade com o tempo e que atualmente temos um expansão acelerada! Este fato não pode ser acomodado por um modelo que contenha apenas matéria e radiação, assim, novamente apelamos para a constante cosmológica que desta vez ao invés de impedir a expansão, foi colocada de modo a explicar essa aceleração. As observações de supernovas Ia são consideradas a descoberta da energia escura, que é apenas outro nome para se referir a constante cosmológica, e devido a esta descoberta Schmidt, Riess e Perlmutter ganharam o prêmio Nobel de Física de 2011.

Outro fato que favorece a existência de energia escura é a idade do universo. Como a energia escura afeta a dinâmica de expansão do universo, afeta também a idade prevista pelo modelo. Um universo sem energia escura teria apenas 9 bilhões de anos, o que é um valor menor a idade de alguns objetos conhecidos pelos astrônomos. Considerando o valor medido experimentalmente de energia escura, nosso modelo prevê que a idade do universo é 13.7 bilhões de anos.

Além disso, sabemos pela Relatividade de Einstein que o conteúdo do universo afeta a sua curvatura, assim, sabendo a curvatura atual, podemos saber a densidade total de energia do universo. Usando dados de radiação cósmica de fundo, uma das relíquias do universo primordial, sabemos que o universo é plano em grandes escalas. Somando as densidades de matéria e radiação, teríamos um universo curvo, porém, a densidade faltante para um universo plano é a mesma prevista pela expansão acelerada do universo! Mostrando que fatos independentes não só requerem a existência de energia escura, mas preveem a mesma quantidade!

Mas apesar de sabermos todas estas informações sobre a energia escura, ainda não entendemos bem sua natureza. Temos suas características, mas não sabemos exatamente o que ela é. Existem vários modelos alternativos à constante cosmológica, que explicam os efeitos de energia escura de outras formas e não temos capacidade de saber qual destes é o melhor modelo. Há muito ainda a se pesquisa e descobrir! Energia escura é um tópico em aberto para a pesquisa em cosmologia e algo que vai exigir um esforço muito grande da comunidade científica para chegar ao seu completo entendimento.