Os pesquisadores descobriram uma possível maneira de detectar e medir a energia escura, estudando o movimento entre a Via Láctea e a galáxia de Andrômeda. A técnica, que ainda está em seus estágios iniciais, pode estimar um limite superior da constante cosmológica, um modelo simples de energia escura, que é cinco vezes maior que o valor determinado para o universo primitivo.
Os cientistas têm usado galáxias muito distantes para estudar a energia escura desde que esta foi descoberta no final da década de 1990, mas ainda não a detectaram diretamente. No entanto, investigadores da Universidade de Cambridge descobriram que, ao estudarem como a Galáxia de Andrómeda e a Via Láctea se movem uma em direção à outra, dada a sua massa partilhada, poderiam estabelecer um limite superior para o valor da constante cosmológica, o modelo mais simples de energia escura. O limite superior que encontraram é cinco vezes superior ao valor da constante cosmológica que pode ser detectada no universo primitivo.
Embora a tecnologia ainda esteja nos seus estágios iniciais de desenvolvimento, pode ser possível detectar a energia escura através do estudo da nossa própria vizinhança cósmica, dizem os investigadores. As descobertas foram publicadas no The Astrophysical Journal Letters.
Tudo o que podemos ver no nosso mundo e no céu – desde pequenos insetos a galáxias gigantes – representa apenas cinco por cento do universo observável. O resto é matéria escura: os cientistas acreditam que cerca de 27% do universo é feito de matéria escura, que mantém os objetos unidos, enquanto 68% é energia escura, que separa os objetos.
O autor principal, David Benisti, do Departamento de Matemática Aplicada e Física Teórica, disse:"A energia escura é um termo genérico para uma família de modelos que podem ser adicionados à teoria da gravidade de Einstein. A sua versão mais simples é conhecida como constante cosmológica: uma densidade de energia constante que afasta as galáxias umas das outras."
A constante cosmológica foi um acréscimo improvisado por Einstein em sua teoria geral da relatividade. Entre as décadas de 1930 e 1990, a constante cosmológica foi zerada até que uma força desconhecida – a energia escura – foi descoberta e estava causando a aceleração da expansão do universo. No entanto, existem pelo menos dois grandes problemas com a energia escura: não sabemos o que é e não a detectamos diretamente.
Os astrónomos desenvolveram uma variedade de métodos para detectar a energia escura desde que foi descoberta, a maioria dos quais envolve o estudo de objectos no Universo primitivo e a medição da rapidez com que se afastam de nós. Decifrar os efeitos da energia escura há milhares de milhões de anos não é uma tarefa fácil: como a energia escura é uma força fraca entre as galáxias, é facilmente superada por forças muito mais fortes dentro das galáxias.
No entanto, existe uma região do universo que é surpreendentemente sensível à energia escura, e fica bem no nosso quintal cósmico. Andrômeda é a galáxia mais próxima da Via Láctea e as duas galáxias estão colidindo. À medida que a distância se aproxima, as duas galáxias começarão a orbitar uma à outra – muito lentamente. Uma órbita leva 20 bilhões de anos. No entanto, devido à imensa gravidade, as duas galáxias começarão a fundir-se e a colidir uma com a outra antes que as órbitas individuais estejam completas, em cerca de 5 mil milhões de anos.
Benisti disse: “Andrômeda é a única galáxia que não está longe de nós, então, ao estudar sua massa e movimento, poderemos fazer alguns julgamentos sobre a constante cosmológica e a energia escura”.
Benisti e os seus co-autores – Professora Anne Davis do DAMTP e Professor Wyn Evans do Instituto de Astronomia – conduziram uma série de simulações baseadas nas melhores estimativas das massas das duas galáxias e descobriram que a energia escura está a afectar a interacção de Andrómeda e da Via Láctea.
“A energia escura afeta todos os pares de galáxias: a gravidade quer unir as galáxias, enquanto a energia escura as separa”, disse Benisti. "No nosso modelo, se alterarmos o valor da constante cosmológica, podemos ver como ela altera as órbitas das duas galáxias. Com base nas suas massas, podemos determinar um limite superior para a constante cosmológica, que é cerca de cinco vezes maior do que o que medimos em outras partes do universo."
Embora a técnica possa ser de grande valor, ela não consegue detectar diretamente a energia escura, dizem os pesquisadores. Os dados do Telescópio James Webb (JWST) fornecerão medições mais precisas da massa e do movimento de Andrômeda, o que ajudará a diminuir o limite superior da constante cosmológica.
Além disso, ao estudar outros pares de galáxias, será possível refinar ainda mais esta técnica e determinar como a energia escura afeta o nosso universo. "A energia escura é um dos maiores mistérios da cosmologia. Os seus efeitos podem variar com a distância e o tempo, mas esperamos que esta técnica possa ajudar a desvendar esse mistério", disse Benisti.