A imagem à esquerda é o enxame galáctico Abell 85, localizado a uns 740 milhões de anos-luz de distância. Este enxame é um dos 86 observados pelo Chandra para estudar como a energia escura reprimiu o crescimento destas estruturas massivas ao longo dos últimos 7 mil milhões de anos. A imagem da direita mostra retratros de uma simulação por Volker Springel, representado o crescimento de estruturas cósmicas quando o Universo tinha 0,9 mil milhões, 3,2 mil milhões e 13,7 mil milhões de anos (agora). Isto mostra como o Universo evoluíu a partir de um estado macio até um contendo uma vasta rede estrutural. O crescimento destas estruturas foi inicialmente conduzido pela força atractiva da gravidade, mas mais tarde houve uma competição com a força repulsiva da energia escura.
Crédito: Raios-X (NASA/CXC/SAO/A. Vikhlinin et al.); Óptico (SDSS); Ilustração (MPE/V. Springel)
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Pela primeira vez, usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA, os astrónomos observaram claramente os efeitos da "energia escura" nos objectos colapsados mais massivos do Universo. Ao estudar como a energia escura reprimiu o crescimento dos enxames galácticos, e em combinação com outros estudos anteriores, os cientistas obtiveram as melhores pistas sobre o que é a energia escura e qual poderá ser o destino do Universo.

Este trabalho, que demorou anos a ser feito, é diferente de outros métodos de pesquisa de energia escura como as supernovas. Estes novos resultados em raios-X providenciam um teste independente e crucial da energia escura, há muito perseguida pelos cientistas, que depende sobre como a gravidade compete com a expansão acelerada no crescimento das estruturas cósmicas. Técnicas baseadas em medições de distâncias, tais como os trabalhos em supernovas, não têm esta sensibilidade especial.

Os investigadores pensam que a energia escura é uma forma de gravidade repulsiva que agora domina o Universo, embora não tenham nenhuma ideia clara do que na realidade é. Compreender a natureza da energia escura é um dos maiores problemas da Ciência. As várias possibilidades incluem a constante cosmológica, que é equivalente à energia do espaço vazio. Outras incluem uma modificação da relatividade geral nas maiores escalas, ou um campo físico mais geral.

Para ajudar a decidir entre estas opções, é necessária uma nova maneira de olhar para esta energia escura. É alcançada ao observar como a aceleração cósmica afecta o crescimento de enxames galácticos com o passar do tempo.

"Este resultado pode ser descrito como um 'desenvolvimento restrito do Universo'," disse Alexeu Vikhlinin do Observatório Astrofísico do Smithsonian em Cambridge, Massachusetts, que liderou a pesquisa. "O que quer que esteja a forçar a expansão acelerada do Universo, está também a forçar uma diminuição na velocidade do seu desenvolvimento."

Vikhlinin e seus colegas usaram o Chandra para observar o gás quente em dúzias de enxames de galáxias, que são os maiores objectos colapsados do Universo. Alguns destes enxames estão relativamente perto e outros estão a mais de metade do caminho até ao "limite" conhecido do Universo.

Os resultados mostram que o aumento na massa dos enxames galácticos com o passar do tempo está em linha com um Universo dominado pela energia escura. É mais difícil, para objectos como os enxames galácticos, crescerem quando o espaço está esticado, como é o provocado pela energia escura. Vikhlinin e a sua equipa vêm claramente este efeito nos seus dados. Os resultados são notavelmente consistentes com aqueles das medições de distâncias, revelando que a relatividade geral se aplica, como esperado, em grandes escalas.

"Durante anos, os cientistas quiseram começar a testar como funciona a gravidade em grandes escalas e agora finalmente começámos," disse William Forman, co-autor do estudo do Observatório Astrofísico do Smithsonian. "Este é um teste que a relatividade geral bem podia ter falhado."

Quando combinado com outras pistas -- supernovas, o estudo da radiação cósmica de fundo e a distribuição das galáxias --, este novo resultado em raios-X dá aos cientistas a melhor compreensão até à data das propriedades da energia escura.

O estudo reforça as evidências que a energia escura é a constante cosmológica. Embora seja o candidato principal para explicar a energia escura, os trabalhos teóricos sugerem que deva ser cerca de 120^10 vezes maior que a observada. Por isso, estão a ser exploradas alternativas à relatividade geral, tais como teorias que envolvem dimensões escondidas.

"Aglomerar todos estes dados dá-nos a evidência mais forte da energia escura ser a constante cosmológica, ou por outras palavras, que 'nada pesa algo'," afirma Vikhlinin. "Serão necessários muitos mais testes, mas até agora a teoria de Einstein tem-se revelado completamente fiável."

Estes resultados têm consequências na previsão do derradeiro destino do Universo. Se a energia escura for explicada pela constante cosmológica, a expansão do Universo continuará a acelerar, e a Via Láctea e a sua galáxia vizinha, Andrómeda, nunca se irão juntar com o enxame de Virgem. Nesse caso, daqui a aproximadamente 100 mil milhões de anos, todas as outras galáxias irão desaparecer do ponto de vista da Via Láctea e, eventualmente, os superenxames locais de galáxias desintegrar-se-ão.

O trabalho por Vikhlinin e seus colegas será publicado em dois artigos separados na edição de 10 de Fevereiro do Astrophysical Journal.

Links:

Notícias relacionadas:
Chandra (comunicado de imprensa)
NASA (comunicado de imprensa)
New Scientist
Universe Today
Discover
SPACE.com
Newswise Science News
AFP
Reuters
Wired
MSNBC
M&C
BBC News

Energia escura:
Wikipedia
Quando começou a aceleração cósmica? Quão rápida foi a transição (artigo em formato PDF)

Universo:
Universo (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)

Chandra:
Página oficial (Harvard)
Página oficial (NASA)
Wikipedia