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Cientistas estudam 3 mil supernovas e descobrem que a energia escura pode estar evoluindo
Um catálogo de quase 3.000 anãs brancas que explodiram como supernovas do tipo Ia após se alimentarem excessivamente de estrelas companheiras indica que a energia escura, a força misteriosa que acelera a expansão do Universo, está a mudar ao longo do tempo.
A descoberta, em conjunto com dados do Dark Energy Survey (DES), apoia os resultados revelados pelo Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) publicado em 2024 que sugeriu que a influência da energia escura está enfraquecendo.
Isso significa que a pesquisa da equipe não envolve apenas o catálogo mais abrangente de supernovas tipo Ia; apresenta a imagem mais clara até agora da evolução do universo e da influência de energia escura.
“Reconstruímos três décadas de observações astronômicas em uma estrutura única e consistente”, disse o membro da equipe Ryan Camilleri, da Universidade de Queensland. disse em um comunicado.“Combinámos os nossos dados com outras medições cósmicas, incluindo a luz relíquia do Big Bang e mapas de como as galáxias estão distribuídas no espaço.
“Em vez de confirmar o modelo padrão da cosmologia, que assume que a energia escura é fixa e imutável, temos mais evidências de que a energia escura pode mudar ao longo do tempo”.
Como a explosão das anãs brancas nos diz sobre a energia escura?
Anãs brancas são os restos estelares fumegantes que sobraram quando estrelas com massa próxima da do Sol esgotam o combustível para a fusão nuclear em seus núcleos. Isso acaba com a pressão externa que sustenta uma estrela contra sua própria gravidade, o que significa que o núcleo da estrela entra em colapso à medida que as camadas externas são eliminadas. O núcleo torna-se uma anã branca e, para estrelas individuais, esse é o fim. Mas cerca de 50% das estrelas do tamanho do Sol têm uma companheiro binárioe isso pode levar a uma atividade renovada e a uma mudança no destino da estrela.
Se a anã branca e a sua companheira estiverem suficientemente próximas, a estrela morta começa a remover as camadas exteriores da sua companheira. À medida que este material se acumula na anã branca, empurra a massa do remanescente estelar sobre a chamada Limite de Chandrasekharpermitindo que se torne uma supernova.
Essas explosões cósmicas são chamadas de supernovas do tipo Ia, e sua emissão de luz é tão uniforme que esses eventos são chamados de velas padrão. Elas são de vital importância porque medir como a sua luz foi desviada para o vermelho à medida que viaja significa que as supernovas do tipo Ia podem ser usadas para medir distâncias cósmicas.
“Ao longo dos anos, aprendemos muito mais sobre como as supernovas se comportam, por isso fomos capazes de voltar atrás e aplicar essa compreensão melhorada a dados mais antigos”, disse Camilleri. “Tem sido feito um extenso trabalho para ligar observações de diferentes telescópios com diferentes capacidades e ter em conta questões como a poeira cósmica e a massa da galáxia, que podem afetar a luz proveniente de uma supernova.
“Também incorporamos efeitos mais sutis, como lentes gravitacionais, que são a curvatura e a ampliação da luz em torno de grandes objetos à medida que ela viaja de uma supernova para a Terra”.
Combinada com os resultados de 2024 do DESI, esta investigação pode mudar a nossa ideia do que realmente é a energia escura.
“Os nossos dados de supernovas do DES em 2024 mostraram pela primeira vez indícios de que a energia escura pode variar no tempo, e esta nova compilação também vê um desvio do modelo padrão, embora numa direção ligeiramente diferente”, disse Davis. “Da mesma forma, os resultados do DESI encontraram indícios de variações na energia escura nas suas pesquisas de ondas sonoras relíquias do Universo primitivo.
“Portanto, duas medições completamente independentes encontraram indícios de variação temporal na energia escura, desafiando o modelo padrão de que a energia escura não muda.”
Davis acrescentou que, além de revelar o que realmente é a energia escura, esta pesquisa também pode conter a pista para explicar como a gravidade e a física quântica se encaixam. Embora a física quântica (a melhor teoria que temos sobre como o universo funciona em escalas subatómicas) e a teoria da relatividade geral de Einstein (a nossa melhor imagem da gravidade) tenham tido grande sucesso nos seus próprios direitos, os cientistas até agora não conseguiram uni-las. Em outras palavras, não existe uma teoria gravidade quântica.
“Sabemos que estas duas teorias são cada uma imensamente bem-sucedidas nos seus próprios domínios, por isso, se conseguirmos descobrir como juntá-las, isso seria um grande passo na física teórica”, continuou Davis.
Este esforço receberá um impulso quando os dados forem adicionados ao já abrangente catálogo de supernovas tipo Ia da equipa. Isto incluirá observações do programa Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova (DEBASS), que está a detectar centenas de supernovas locais a mais do que a pesquisa DES.
Os resultados da equipe estão disponíveis no site do repositório arXiv.
