Uma recente medição do Universo confirmou que a energia escura constitui aproximadamente 69% do total, reservando, assim, os restantes 31% para a matéria. Esse segmento engloba tanto a matéria comum, composta por partículas e forças que constituem a observável realidade, quanto a matéria escura, o enigmático agente gravitacional invisível responsável por movimentos e fenômenos ainda inexplorados por outras vias científicas.
Os cosmólogos acreditam que apenas cerca de 20% da matéria total é composta de matéria regular ou “bariônica”, que inclui estrelas, galáxias, átomos e vida”, explica o astrônomo Mohamed Abdullah, do Instituto Nacional de Pesquisa de Astronomia e Geofísica do Egito e da Universidade de Chiba, no Japão.
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“Cerca de 80% são feitos de matéria escura, cuja natureza misteriosa ainda não é conhecida, mas pode consistir em algumas partículas subatômicas ainda não descobertas.”
A energia escura, por contrapartida, se manifesta como uma força adicional. Sua natureza permanece envolta em mistério, sendo atribuído o nome “energia escura” ao que quer que esteja propiciando a aceleração na expansão do Universo.
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Esta substância enigmática se encontra amplamente difundida no cosmos, e medições reiteradas revelaram que ela constitui a maior fração da densidade total de matéria e energia presente no Universo, com sua proporção tendendo a oscilar em torno de 70%.
Raio X: NASA/CXC/Penn State Univ./G. Garmire; Óptico: NASA/STScI
Até o momento, a determinação da taxa de expansão do Universo tem se revelado uma tarefa de considerável complexidade, mas existem motivos substanciais que impulsionam os cientistas a perseguirem esse objetivo.
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Estabelecer limites para a densidade de matéria-energia no Universo pode proporcionar valiosas insights sobre a natureza da energia escura, seu impacto na expansão do Universo ao longo do tempo, e as possíveis evoluções futuras: seja uma expansão contínua e eterna ou uma reversão culminando em um Grande Colapso (“Big Crunch”).
Uma metodologia comprovada para calcular a quantidade de energia escura disponível fundamenta-se na observação de aglomerados de galáxias. Esses aglomerados representam uma reunião de matéria que se amalgamou ao longo dos 13,8 bilhões de anos de existência do Universo, sob a influência da gravidade.
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Ao comparar o número de galáxias e a massa contida em um aglomerado com simulações numéricas, os cientistas podem precisamente determinar as proporções de matéria e energia, proporcionando um valioso ponto de partida para o entendimento do nosso cosmos.
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“Como os atuais aglomerados de galáxias se formaram a partir de matéria que entrou em colapso ao longo de bilhões de anos sob sua própria gravidade”, explica a astrônoma Gillian Wilson, da Universidade da Califórnia Merced, “o número de aglomerados observados atualmente, a chamada ‘abundância de aglomerados’, é muito sensível às condições cosmológicas e, em particular, à quantidade total de matéria”.
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No entanto, dado que a maior parcela da massa é contribuída pela matéria escura, determinar a massa de um aglomerado de galáxias de forma direta é uma tarefa desafiadora. Como alternativa, os pesquisadores optaram por avaliar a massa desses aglomerados, previamente catalogados em seu banco de dados.
Essas entradas foram minuciosamente examinadas por meio da técnica denominada GalWeight, desenvolvida pela equipe, que assegura a inclusão exclusiva de galáxias pertinentes aos aglomerados. Este processo envolveu a contagem do número de galáxias contidas em cada aglomerado.
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Uma vez que os aglomerados de galáxias mais massivos tendem a abrigar um maior número de galáxias, seguindo uma relação conhecida como “relação de riqueza de massa” (RRM), os pesquisadores foram capazes de estimar com precisão a massa total de cada aglomerado em sua amostra.
Subsequentemente, realizaram simulações computacionais para gerar aglomerados de galáxias, variando as proporções de energia escura e matéria. As simulações que mais se aproximaram dos aglomerados de galáxias observados representaram um Universo composto por 31% de matéria.
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Este resultado demonstra uma notável proximidade e aprimoramento em relação aos esforços anteriores da equipe, que haviam resultado em uma proporção de energia escura de 68,5% e de matéria de 31,5%.
Além disso, essa convergência está em excelente concordância com outras medições da densidade de matéria-energia no Universo, sugerindo que estamos alcançando um nível significativo de precisão na sua determinação.
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“Conseguimos fazer a primeira medição da densidade da matéria usando o MRR, o que está em excelente acordo com o obtido pela equipe do Planck usando o método cósmico de fundo em micro-ondas “, diz o astrônomo Tomoaki Ishiyama , da Universidade de Chiba.
“Este trabalho demonstra ainda que a abundância de aglomerados é uma técnica competitiva para restringir parâmetros cosmológicos e complementar a técnicas não agrupadas, como anisotropias CMB, oscilações acústicas bariônicas , supernovas Tipo Ia ou lentes gravitacionais .”
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A pesquisa foi publicada no The Astrophysical Journal .
