658: Quanta energia escura há no Universo? Novo estudo fez as contas

 

⚗️ CIÊNCIA // 🌌 UNIVERSO // 🕳️ ENERGIA ESCURA

Investigação envolveu uma técnica baseada em aglomerados de galáxias para chegar a estes números.

(dv) UC Davis

A ideia não é nova. Sai reforçada com este novo estudo, publicado no The Astrophysical Journal.

Novas descobertas confirmam que a energia escura compõe cerca de 69% do Universo, deixando 31% para a matéria, quer normal quer escura.

Os astrónomos Mohamed Abdullah e Tomoaki Ishiyama e a sua equipa utilizaram uma técnica baseada em aglomerados de galáxias para chegar a estes números, aprimorando a nossa compreensão da expansão do Universo.

Durante anos, a misteriosa força conhecida como energia escura tem intrigado os cientistas. Considera-se que seja a força motriz por detrás da expansão acelerada do Universo.

Estimativas actuais têm consistentemente encontrado que a energia escura compõe cerca de 70% da densidade de matéria-energia do Universo, lembra o Science Alert.

Por outro lado, a matéria, que inclui tudo o que é visível, como estrelas e galáxias, bem como a elusiva matéria escura, compõe os restantes 30%.

Mohamed Abdullah esclareceu que, do total de matéria, apenas cerca de 20% é matéria bariónica ou “regular”. A esmagadora maioria, cerca de 80%, é matéria escura, uma entidade misteriosa que apenas interage através da gravidade e é de outra forma inobservável.

Para medir estas proporções, os investigadores utilizaram aglomerados de galáxias, estruturas massivas que demoraram cerca de 13,8 mil milhões de anos a formar-se e são influenciadas pelas matérias normal e escura.

Analisaram a massa destes aglomerados utilizando um método chamado técnica GalWeight, que leva em conta o número de galáxias em cada aglomerado. O método permitiu aos cientistas estimar a massa global dos aglomerados na sua amostra.

Os investigadores conduziram então simulações numéricas com proporções variáveis de energia escura e matéria.

A melhor correspondência aos aglomerados de galáxias observados indicou um Universo composto por 31% de matéria, ficando perto de medições anteriores.

Estas descobertas também corroboram outros métodos de estudo da densidade de matéria-energia do Universo.

A astrónoma Gillian Wilson explicou que a abundância de aglomerados de galáxias é sensível às condições cosmológicas e, particularmente, à quantidade total de matéria, tornando-os um método fiável para estas medições.

O estudo não apenas aprimora a nossa compreensão da composição do Universo, mas também fornece dados valiosos sobre a sua expansão.

Conhecer as proporções de energia escura e matéria poderá ajudar os cientistas a prever o destino do Universo — se continuará a expandir-se indefinidamente ou acabará por contrair-se num “Big Crunch”.

“Este trabalho demonstra ainda que a abundância de aglomerados é uma técnica competitiva para restringir parâmetros cosmológicos,” disse Tomoaki Ishiyama, acrescentando que as descobertas estavam em excelente concordância com as obtidas pela equipa Planck, utilizando métodos de fundo de micro-ondas cósmico.

À medida que a comunidade de investigação se aproxima de fixar estes parâmetros elusivos, o estudo serve como um marco na nossa busca para entender o cosmos.

ZAP //
28 Setembro, 2023



Ex-Combatente da Guerra do Ultramar, Web-designer,
Investigator, Astronomer and Digital Content Creator



published in: 3 dias ago

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555: Energia escura pode ser medida através do estudo da nossa galáxia vizinha

 

CIÊNCIA // ENERGIA ESCURA // UNIVERSO

Os investigadores descobriram uma nova forma de medir a energia escura – a força misteriosa que constitui mais de dois-terços do Universo e é responsável pela sua expansão acelerada – no nosso próprio quintal cósmico.

Impressão de artista da colisão prevista entre a Via Láctea e a Galáxia de Andrómeda.
Crédito: NASA, ESA, Z. Levay e R. van der Marel, STScI, T. Hallas e A. Mellinger

Os investigadores da Universidade de Cambridge descobriram que pode ser possível detectar e medir a energia escura estudando a Galáxia de Andrómeda, a nossa vizinha que está em rota de colisão lenta com a Via Láctea.

Desde que foi identificada pela primeira vez no final dos anos 90 que os cientistas têm usado galáxias muito distantes para estudar a energia escura, mas ainda não a conseguiram detectar directamente.

No entanto, os investigadores de Cambridge descobriram que, ao estudar a forma como Andrómeda e a Via Láctea se movem uma em direcção à outra, tendo em conta a sua massa colectiva, podiam estabelecer um limite superior para o valor da constante cosmológica, que é o modelo mais simples da energia escura.

O limite superior que encontraram é cinco vezes superior ao valor da constante cosmológica que pode ser detectado no Universo primitivo.

Embora a técnica esteja ainda numa fase inicial de desenvolvimento, os investigadores afirmam que poderá ser possível detectar a energia escura através do estudo da nossa própria vizinhança cósmica. Os resultados foram apresentados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Tudo o que podemos ver no nosso mundo e nos céus – desde pequenos insectos a galáxias gigantescas – constitui apenas cinco por cento do Universo observável.

O resto é escuro: os cientistas pensam que cerca de 27% do Universo é constituído por matéria escura, que mantém os objectos unidos, enquanto 68% é energia escura, que afasta os objectos.

“A energia escura é um nome genérico para uma família de modelos que se podem acrescentar à teoria da gravidade de Einstein”, disse o primeiro autor, David Benisty, do Departamento de Matemática Aplicada e Física Teórica.

“A versão mais simples deste modelo é conhecida como a constante cosmológica: uma densidade de energia constante que afasta as galáxias umas das outras”.

A constante cosmológica foi temporariamente acrescentada por Einstein à sua teoria da relatividade geral. Entre as décadas de 1930 e 1990, a constante cosmológica foi fixada em zero, até se descobrir que uma força desconhecida – a energia escura – estava a provocar a aceleração da expansão do Universo.

No entanto, há pelo menos dois grandes problemas com a energia escura: não sabemos exactamente o que é e não a detectámos directamente.

Desde que foi identificada pela primeira vez, os astrónomos desenvolveram uma variedade de métodos para detectar a energia escura, a maioria dos quais envolve o estudo de objectos do Universo primitivo e a medição da rapidez com que se afastam de nós.

Desvendar os efeitos da energia escura de há milhares de milhões de anos não é fácil: uma vez que se trata de uma força fraca entre galáxias, a energia escura é facilmente ultrapassada pelas forças muito mais fortes no interior das galáxias.

No entanto, há uma região do Universo que é surpreendentemente sensível à energia escura e que se situa no nosso próprio quintal cósmico.

A Galáxia de Andrómeda é a [grande galáxia] mais próxima da nossa Via Láctea, e as duas galáxias estão em rota de colisão.

À medida que se aproximam, as duas galáxias começam a orbitar-se uma à outra – muito lentamente. Uma única órbita demorará 20 mil milhões de anos.

No entanto, devido às enormes forças gravitacionais, muito antes de uma única órbita estar completa, daqui a cerca de cinco mil milhões de anos, as duas galáxias começarão a fundir-se e a cair uma na outra.

“Andrómeda é a única [grande] galáxia que não está a fugir de nós, por isso, ao estudar a sua massa e movimento, poderemos ser capazes de fazer algumas determinações sobre a constante cosmológica e sobre a energia escura”, disse Benisty, que é também investigador associado no Queens’ College.

Usando uma série de simulações baseadas nas melhores estimativas disponíveis da massa de ambas as galáxias, Benisty e os seus co-autores – a professora Anne Davis Departamento de Matemática Aplicada e Física Teórica e o professor Wyn Evans do Instituto de Astronomia – descobriram que a energia escura está a afectar a forma como Andrómeda e a Via Láctea se orbitam uma à outra.

“A energia escura afecta todos os pares de galáxias: a gravidade quer aproximar as galáxias, enquanto a energia escura as afasta”, disse Benisty. “No nosso modelo, se alterarmos o valor da constante cosmológica, podemos ver como isso altera a órbita das duas galáxias.

Com base na sua massa, podemos estabelecer um limite superior para a constante cosmológica, que é cerca de cinco vezes superior ao que podemos medir no resto do Universo”.

Os investigadores afirmam que, embora a técnica possa revelar-se extremamente valiosa, não é ainda uma detecção directa da energia escura.

Os dados do Telescópio James Webb fornecerão medições muito mais exactas da massa e do movimento de Andrómeda, o que poderá ajudar a reduzir os limites superiores da constante cosmológica.

Além disso, ao estudar outros pares de galáxias, poderá ser possível aperfeiçoar ainda mais a técnica e determinar de que forma a energia escura afecta o nosso Universo.

“A energia escura é um dos maiores enigmas da cosmologia”, disse Benisty. “É possível que os seus efeitos variem com a distância e o tempo, mas esperamos que esta técnica possa ajudar a desvendar o mistério.”

// Universidade de Cambridge (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

CCVALG
18 de Agosto de 2023


Ex-Combatente da Guerra do Ultramar, Web-designer,
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published in: 1 mês ago

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