Estudo indica que energia escura provoca a expansão do Universo

Medições cosmológicas recentes comprovaram que a energia escura, uma força conjecturada não identificada que se acredita ser responsável pela expansão acelerada observada do universo, é atribuída a quase 69 por cento do conteúdo cósmico total.

Tal atribuição implica que os restantes 31 por cento sejam atribuídos à matéria convencional, abrangendo partículas e forças que constituem o mundo observável – e à matéria escura, uma suposta massa invisível teorizada para conferir força gravitacional às galáxias e a vários corpos astronómicos.

“Os cosmologistas acreditam que apenas cerca de 20% da matéria total é composta de matéria regular ou ‘bariônica’, que inclui estrelas, galáxias, átomos e vida”, disse Mohamed Abdullah, astrônomo do Instituto Nacional de Pesquisa de Astronomia e Geofísica do Egito e da Universidade de Chiba, no Japão.

A precisão na delineação da densidade de matéria-energia do universo representa um esforço crítico para os cientistas, oferecendo uma chave para desvendar os mistérios que cercam a energia escura, o seu papel na expansão histórica do universo e as suas implicações para o futuro: uma expansão sem fim ou o perspectiva de uma reversão, culminando em uma contração Big Crunch.

Uma metodologia comprovada para quantificar a presença da energia escura centra-se na observação de aglomerados de galáxias. A razão por trás disso reside na convergência da matéria através da atração gravitacional ao longo dos 13,8 bilhões de anos de vida do universo.

Através de uma análise comparativa da contagem e massa de galáxias dentro de um aglomerado justaposto com simulações numéricas, os cientistas podem determinar com segurança as proporções de matéria e energia.

“Como os atuais aglomerados de galáxias se formaram a partir de matéria que entrou em colapso ao longo de milhares de milhões de anos sob a sua própria gravidade… o número de aglomerados observados atualmente, a chamada ‘abundância de aglomerados’, é muito sensível às condições cosmológicas e, em particular, a quantidade total de matéria”, expressa a astrônoma Gillian Wilson, da Universidade da Califórnia.

A presença de matéria escura como principal contribuinte para a massa de um aglomerado de galáxias complica a medição direta do seu peso total. Através da aplicação meticulosa da técnica GalWeight (uma nova abordagem para atribuir membros a aglomerados de galáxias) desenvolvida pela sua equipa de investigação, os cientistas determinaram a massa dos aglomerados de galáxias na sua base de dados.

Isto envolveu uma análise cuidadosa para garantir a inclusão apenas de galáxias específicas de cada conjunto, conseguida através da contagem do número de galáxias dentro de cada conjunto. A equipa de investigação calculou com sucesso a massa agregada dos aglomerados amostrados, aproveitando a relação massa-riqueza (MRR), uma correlação conhecida em que aglomerados maiores abrigam um número mais significativo de galáxias.

Posteriormente, eles usaram simulações numéricas para criar aglomerados de galáxias, ajustando a energia escura e as proporções da matéria. As simulações que melhor espelharam aglomerados de galáxias do mundo real foram derivadas de um universo onde 31% de sua composição era matéria.

O esforço atual está próximo e representa um avanço em relação à pesquisa anterior da equipe, culminando na determinação da energia escura constituindo 68,5 por cento, com a matéria compreendendo 31,5 por cento. Além disso, alinha-se notavelmente bem com outras avaliações da densidade de matéria-energia do Universo, indicando um avanço significativo no sentido da sua determinação precisa.

“Conseguimos fazer a primeira medição da densidade da matéria usando o MRR, o que está em excelente acordo com o obtido pela equipe do Planck usando o método cósmico de fundo em micro-ondas”, observou o astrônomo Tomoaki Ishiyama, da Universidade de Chiba.

O estudo afirma a viabilidade da abundância de aglomerados como uma ferramenta robusta para restringir parâmetros cosmológicos. Ele complementa técnicas sem agrupamento, como supernovas do Tipo Ia (que se acredita serem o resultado da explosão de uma anã branca de carbono-oxigênio em um sistema binário à medida que ultrapassa o limite de Chandrasekhar, seja devido ao acréscimo de um doador ou a fusões), CMB anisotropias, oscilações acústicas bariônicas (uma onda acústica fossilizada que se propagou pelo universo primitivo antes de congelar no lugar) e lentes gravitacionais, acrescentou Ishiyama.