Crédito da imagem: Chandra
Energia escura. Existe e quais são suas propriedades? Usando imagens de aglomerados de galáxias do Observatório de Raios-X Chandra da NASA, os astrônomos aplicaram um método novo e poderoso para detectar e sondar a energia escura. Os resultados oferecem pistas intrigantes sobre a natureza da energia escura e o destino do Universo. O Marshall Center gerencia o programa Chandra.
Foto: Imagem composta do aglomerado de galáxias Abell 2029 (Óptica: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; raio-X: NASA / CXC / IoA / S.Allen et al.)
Os astrônomos detectaram e sondaram a energia escura aplicando um método novo e poderoso que usa imagens de aglomerados de galáxias feitas pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA. Os resultados traçam a transição da expansão do Universo de uma fase de desaceleração para uma aceleração há vários bilhões de anos e fornecem pistas intrigantes sobre a natureza da energia escura e o destino do Universo.
"A energia escura é talvez o maior mistério da física", disse Steve Allen, do Instituto de Astronomia (IoA) da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, e líder do estudo. "Como tal, é extremamente importante fazer um teste independente de sua existência e propriedades."
Allen e seus colegas usaram Chandra para estudar 26 aglomerados de galáxias a distâncias correspondentes a tempos de viagem leves entre um e oito bilhões de anos. Esses dados abrangem o tempo em que o Universo desacelerou de sua expansão original, antes de acelerar novamente por causa do efeito repulsivo da energia escura.
"Estamos vendo diretamente que a expansão do Universo está se acelerando medindo as distâncias desses aglomerados de galáxias", disse Andy Fabian também da IoA, co-autor do estudo. Os novos resultados do Chandra sugerem que a densidade da energia escura não muda rapidamente com o tempo e pode até ser constante, consistente com o conceito de "constante cosmológica" introduzido pela primeira vez por Albert Einstein. Nesse caso, espera-se que o Universo continue se expandindo para sempre, de modo que em muitos bilhões de anos apenas uma pequena fração das galáxias conhecidas será observada.
Se a densidade de energia escura for constante, destinos mais dramáticos para o Universo serão evitados. Isso inclui o "Big Rip", onde a energia escura aumenta até que galáxias, estrelas, planetas e, eventualmente, átomos acabem se separando. O "Big Crunch", onde o Universo eventualmente se desmorona, também seria descartado.
A sonda de energia escura de Chandra conta com a capacidade exclusiva das observações de raios-X de detectar e estudar o gás quente nos aglomerados de galáxias. A partir desses dados, a proporção da massa do gás quente e a massa da matéria escura em um cluster pode ser determinada. Os valores observados da fração de gás dependem da distância assumida até o aglomerado, que por sua vez depende da curvatura do espaço e da quantidade de energia escura no universo.
Como os aglomerados de galáxias são muito grandes, acredita-se que eles representem uma amostra justa do conteúdo da matéria no universo. Nesse caso, as quantidades relativas de gás quente e matéria escura devem ser as mesmas para todos os aglomerados. Usando essa suposição, Allen e colegas ajustaram a escala de distância para determinar qual deles se encaixava melhor nos dados. Essas distâncias mostram que a expansão do Universo estava desacelerando e depois começou a acelerar cerca de seis bilhões de anos atrás.
As observações de Chandra concordam com os resultados da supernova, incluindo os do Telescópio Espacial Hubble (HST), que primeiro mostraram o efeito da energia escura na aceleração do Universo. Os resultados de Chandra são completamente independentes da técnica da supernova - tanto no comprimento de onda quanto nos objetos observados. Essa verificação independente é uma pedra angular da ciência. Nesse caso, ajuda a dissipar quaisquer dúvidas remanescentes de que a técnica da supernova seja falha.
"Nosso método Chandra não tem nada a ver com outras técnicas, então elas definitivamente não estão comparando notas, por assim dizer", disse Robert Schmidt, da Universidade de Potsdam, na Alemanha, outro co-autor do estudo.
Melhores limites para a quantidade de energia escura e como ela varia com o tempo são obtidos combinando os resultados de raios-X com dados da Sonda de Anisotropia por Micro-ondas Wilkinson da NASA (WMAP), que usou observações da radiação cósmica de fundo de microondas para descobrir evidências de energia escura no universo muito primitivo. Usando os dados combinados, Allen e seus colegas descobriram que a energia escura compõe cerca de 75% do Universo, a matéria escura cerca de 21% e a matéria visível cerca de 4%.
Allen e seus colegas enfatizam que as incertezas nas medições são tais que os dados são consistentes com a energia escura com um valor constante. Os dados atuais de Chandra, no entanto, permitem a possibilidade de que a densidade de energia escura esteja aumentando com o tempo. Estudos mais detalhados com Chandra, HST, WMAP e com a futura missão Constellation-X devem fornecer restrições muito mais precisas à energia escura.
"Até entendermos melhor a aceleração cósmica e a natureza da energia escura, não podemos esperar entender o destino do Universo", disse o comentarista independente Michael Turner, da Universidade de Chicago.
A equipe que conduziu a pesquisa também incluiu Harald Ebeling, da Universidade do Havaí, e o falecido Leon van Speybroeck, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian. Esses resultados aparecerão em uma edição futura dos avisos mensais da Royal Astronomy Society.
O Marshall Space Flight Center da NASA, Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra para o Escritório de Ciência Espacial da NASA, em Washington. Northrop Grumman, de Redondo Beach, Califórnia, anteriormente TRW, Inc., foi a principal contratada de desenvolvimento do observatório. O Observatório Astrofísico Smithsonian controla as operações científicas e de vôo do Chandra X-ray Center em Cambridge, Massachusetts.
Informações e imagens adicionais estão disponíveis em:
http://chandra.harvard.edu/
e
http://chandra.nasa.gov/
Fonte original: Comunicado de imprensa da NASA
