Observações preliminares feitas pelo Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI) sugerem que a aceleração da expansão do universo não tem sido constante – por outras palavras, a energia escura mudou ao longo da história do universo.
Na virada do milênio, os astrônomos descobriram que o universo estava se expandindo a um ritmo cada vez maior. Isto foi um choque para a maioria dos cosmólogos que presumiam que a força da gravidade estava a abrandar a expansão do Universo após o Big Bang.
Em 1998 e 1999, duas equipes independentes descobriram a aceleração medindo as distâncias até supernovas antigas e a velocidade com que elas se afastavam da Terra. A energia escura – um termo que foi cunhado em 1998 – foi invocada para fornecer a grande quantidade de energia necessária para esta aceleração constante. Três líderes dessas equipas partilharam o Prémio Nobel da Física de 2011 pela descoberta e, no último quarto de século, uma variedade de observações apoiaram a inclusão da energia escura no Modelo Padrão da cosmologia.
Agora, outro choque pode estar chegando graças ao DESI, que foi projetado para estudar a expansão do universo.
Fibras ópticas controladas por robô
O DESI está localizado no Telescópio Nicholas U Mayall no Observatório Nacional Kitt Peak, no Arizona. É composto por milhares de fibras ópticas controladas por robôs que enviam luz para uma série de espectrógrafos. Isso permitiu ao DESI fazer um extenso mapa de galáxias e quasares no universo. Os dados espectroscópicos fornecem uma medida da rapidez com que uma galáxia se afasta de nós, o que é determinado pelo desvio para o vermelho da galáxia.
A chave para o estudo da energia escura do DESI é que as galáxias não estão distribuídas uniformemente por todo o universo, mas sim concentradas em regiões semelhantes a bolhas que estão rodeadas por um espaço mais vazio. Isso é resultado de como o universo primitivo se expandiu e esfriou. O processo começou com um plasma quente através do qual as ondas sonoras se propagavam, criando áreas de alta e baixa densidade chamadas oscilações acústicas bariônicas (BAO).
Eventualmente, este plasma “congelou” para criar o gás que viria a formar as primeiras estrelas e galáxias. Bolhas de galáxias tendiam a se formar nas regiões densas criadas pelo BAO e se expandiam junto com o universo. Portanto, o tamanho de uma bolha galáctica diz aos astrónomos quantos anos ela tinha quando nos enviou a sua luz. A equipe também usou a luz de quasares antigos para iluminar o BAO, permitindo-lhes sondar mais atrás no tempo do que era possível com as medições da galáxia.
Dicas tentadoras
Juntando as informações espectroscópicas e do BAO, a equipe do DESI conseguiu determinar a taxa de expansão do universo em sete pontos diferentes no tempo ao longo dos últimos 11 bilhões de anos. Embora as suas observações estejam amplamente alinhadas com um valor constante de energia escura, os cientistas do DESI relataram indícios tentadores de algum desvio.
“Até agora, estamos a ver uma concordância básica com o nosso melhor modelo do universo, mas também estamos a ver algumas diferenças potencialmente interessantes que podem indicar que a energia escura está a evoluir com o tempo”, explica o diretor do DESI. Michael Levi, que trabalha no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, nos EUA. “Isso pode ou não resultar em mais dados, por isso estamos entusiasmados em começar a analisar nosso conjunto de dados de três anos em breve.”
Nova teoria liga buracos negros supermassivos e energia escura
Especificamente, a equipe descobriu que as suas observações são consistentes com a variação da energia escura com o tempo. No entanto, a significância estatística do desvio é um pouco melhor do que 3σ – o que significa que há cerca de 0.2% de probabilidade de que a observação seja um acaso estatístico. Na cosmologia e em alguns outros campos da física, é necessário um significado de 5σ para uma descoberta.
Estas observações foram feitas no primeiro ano de funcionamento do DESI, que deverá pesquisar o universo durante pelo menos cinco anos.
“É surpreendente que, apenas com o nosso primeiro ano de dados, já possamos medir a história de expansão do nosso universo em sete períodos diferentes do tempo cósmico, cada um com uma precisão de 1 a 3%”, diz o pesquisador de Berkeley. Nathalie Palanque-Delabrouille. “A equipe trabalhou muito para explicar as complexidades da modelagem instrumental e teórica, o que nos dá confiança na robustez de nossos primeiros resultados.”
Além de lançar nova luz sobre a expansão do Universo, o DESI também forneceu novas informações sobre a massa do neutrino.
As observações do BAO são descritas em uma pré-impressão em arXiv. Publicações relacionadas podem ser encontradas SUA PARTICIPAÇÃO FAZ A DIFERENÇA.
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- Fonte: https://physicsworld.com/a/baryon-acoustic-oscillations-hint-that-dark-energy-may-have-changed-over-time/
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