A maior parte do Universo é composta por algo que conhecemos muito pouco: a energia escura. É ela também a principal responsável pela aceleração da taxa de expansão do Universo. E supernovas têm ajudado cientistas a entender melhor essa força misteriosa. Inteligência artificial (IA) dá uma mão também, claro.

Para quem tem pressa:

  • A energia escura, responsável por cerca de 68% do Universo (e aceleração da sua expansão), é pouco compreendida. Mas supernovas e inteligência artificial (IA) têm ajudado cientistas a entenderem melhor essa força misteriosa;
  • A energia escura é o contraponto da matéria escura no Universo. Enquanto a matéria tende a desacelerar a expansão do Universo, a energia acelera. Com a expansão do Universo, a proporção de energia aumenta – ou seja, altera o equilíbrio entre matéria e energia escura;
  • Embora abundante, a energia escura tem efeitos relativamente pequenos, e existe uma discrepância significativa entre teoria e observações. A mecânica quântica prevê que a energia deveria ser mais forte, o que constitui um dos maiores problemas da física atual;
  • A pesquisa sobre energia escura exige grandes conjuntos de dados e ferramentas precisas. A recente pesquisa utilizou fotometria e IA para identificar cerca de 1,5 mil supernovas Tipo 1a, o que forneceu dados cruciais sobre a expansão do Universo e apoiou o modelo de densidade constante da energia.

No começo de janeiro, pesquisadores apresentaram dados coletados durante uma década a partir de supernovas como parte da Dark Energy Survey – projeto internacional para desvendar os mistérios da energia escura. Eles utilizaram supernovas Tipo 1a para medir distâncias de galáxias distantes e entender melhor a expansão do Universo.

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Energia escura e seus mistérios

Ilustração de energia escura no Universo
(Imagem: Color4260/Shutterstock)

Observações cosmológicas mostram que toda a matéria visível compõe apenas 5% do Universo, enquanto 27% é matéria escura. E os 68% restantes são energia escura, um desafio irresistível para cientistas.

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Esse tipo de energia pode ser vista como um lado de uma moeda cosmológica. Nesta analogia, a matéria escura seria o outro. Enquanto a matéria escura tende a desacelerar a expansão do Universo, a energia acelera. À medida que o Universo se expande, há mais energia escura, e o equilíbrio entre matéria e energia muda.

Apesar da grande quantidade desse tipo de energia no Universo, seus efeitos são relativamente pequenos. E há uma discrepância significativa entre as previsões teóricas e as observações. A teoria da mecânica quântica prevê que a energia escura deveria ser muito mais forte do que é. Esse é considerado um dos problemas “mais constrangedores” da Física.

Para os pesquisadores deste tipo de energia, essa discrepância é o que torna o assunto tão intrigante e essencial para estudo. Isso porque compreender 95% do Universo desconhecido é fundamental para a cosmologia.

Resolvendo enigmas

Imagem de estudo sobre energia escura no Universo
(Imagem: Reprodução/NOIRLab)

Detectar a influência da energia escura requer grandes conjuntos de dados e ferramentas precisas. Em entrevista ao The Verge, Maria Vincenzi, da Universidade Duke (EUA), destaca a necessidade de câmeras e telescópios de alta qualidade para fazer medições precisas.

Pesquisas anteriores sobre esse tipo de energia empregavam espectroscopia. Mas a pesquisa recente adotou fotometria, para observar variações de brilho, e algoritmos de aprendizado de máquina (leia-se: inteligência artificial) para identificar supernovas Tipo 1a específicas.

O grupo identificou cerca de 1,5 mil dessas supernovas num período de cinco anos, por meio da Câmera de Energia Escura, do telescópio Víctor M. Blanco, parte do Observatório Interamericano Cerro Tololo, no Chile. As supernovas forneceram dados significativos sobre a expansão do Universo, além de apoiarem um modelo bizarro de Universo com densidade constante desse tipo de energia.

A densidade constante da energia escura sugere que ela é uma propriedade do espaço, o que é diferente de qualquer outra coisa conhecida na natureza. Essa teoria, abreviada como Lamda-CDM, é atualmente a melhor explicação para as observações feitas, embora não prove definitivamente sua veracidade.