Os dados mais recentes do DES sugerem possíveis variações na energia escura ao longo do tempo

O DES identifica potenciais inconsistências no modelo padrão da cosmologia, apoiando uma teoria da evolução da energia escura que pode alterar os fundamentos da física 

O Telescópio de 4 metros Víctor M. Blanco da NSF (National Science Foundation) no CTIO (Cerro Tololo Inter-American Observatory) no Chile, um programa do NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da NSF. É o lar da DECam (Dark Energy Camera) de 570 megapixéis, fabricada pelo Departamento de Energia dos EUA, que efetuou o DES. Crédito: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Horálek (Instituto de Física em Opava) 

Um novo estudo inovador usando os conjuntos de dados finais do Dark Energy Survey (DES) sugere potenciais inconsistências no modelo cosmológico padrão, conhecido como ΛCDM. Se confirmados, esses achados podem alterar fundamentalmente nossa compreensão do Universo. O DES foi conduzido usando a Dark Energy Camera (DECam) de 570 megapixels fabricada pelo Departamento de Energia, montada no Telescópio de 4 metros Víctor M. Blanco da National Science Foundation dos EUA no Observatório Interamericano Cerro Tololo no Chile, um Programa do NSF NOIRLab.

O modelo ΛCDM (Lambda-CDM) tem sido a base da cosmologia moderna há algum tempo, descrevendo com sucesso estruturas de larga escala no Universo. Ele propõe que 95% do cosmos é composto de matéria escura (25%) e energia escura (70%) — substâncias misteriosas cuja natureza permanece desconhecida. Apenas 5% do Universo consiste em matéria comum.

Acredita-se que a energia escura, representada pela constante cosmológica (Λ), impulsiona a expansão acelerada do Universo, mantendo uma densidade de energia constante ao longo do tempo. No entanto, novos resultados do Dark Energy Survey ( DES ), apresentados hoje em um artigo publicado no arXiv e em palestras no Global Physics Summit da American Physical Society em Anaheim, Califórnia, sugerem um desvio dessa suposição, sugerindo que a energia escura pode evoluir ao longo do tempo. Essas descobertas se alinham com estudos anteriores, reforçando sua importância.

O DES é uma colaboração internacional que compreende mais de 400 cientistas de mais de 25 instituições, liderada pelo Fermi National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos EUA. O DES foi conduzido usando a Dark Energy Camera ( DECam ) de 570 megapixels fabricada pelo Departamento de Energia , montada no Telescópio Víctor M.

Blanco de 4 metros da National Science Foundation (NSF) dos EUA no Observatório Interamericano de Cerro Tololo ( CTIO ) no Chile, um programa do NSF NOIRLab. Ao coletar dados de 758 noites ao longo de seis anos, os cientistas do DES mapearam uma área de quase um oitavo de todo o céu. O projeto emprega várias técnicas observacionais, incluindo medições de supernovas , análise de aglomeração de galáxias e lentes gravitacionais fracas , para estudar a energia escura.

Duas medições DES principais — Oscilações Acústicas Bariônicas ( BAO ) e medições de distância de estrelas em explosão ( supernovas Tipo Ia ) — rastreiam a história da expansão do Universo. BAO se refere a uma régua cósmica padrão formada por ondas sonoras no Universo primitivo, com picos abrangendo aproximadamente 500 milhões de anos-luz. Os astrônomos podem medir esses picos em vários períodos da história cósmica para ver como a energia escura esticou a escala ao longo do tempo.

Santiago Avila, do Centro de Pesquisa Energética, Ambiental e Tecnológica ( CIEMAT ) na Espanha, responsável pela análise BAO no DES, diz: “Ao analisar 16 milhões de galáxias, o DES descobriu que a escala BAO medida é na verdade 4% menor do que o previsto pelo ΛCDM.”

As supernovas do tipo Ia servem como 'velas padrão', o que significa que têm um brilho intrínseco conhecido. Portanto, seu brilho aparente, combinado com informações sobre suas galáxias hospedeiras, permite que os cientistas façam cálculos precisos de distância. Em 2024, o DES publicou o conjunto de dados de supernovas mais extenso e detalhado até o momento, fornecendo medições altamente precisas de distâncias cósmicas. Essas novas descobertas dos dados combinados de supernovas e BAO confirmam independentemente as anomalias vistas nos dados de supernovas de 2024.

Ao integrar medições DES com dados de fundo cósmico de micro-ondas , os pesquisadores inferiram as propriedades da energia escura — e os resultados sugerem uma natureza evolutiva no tempo. Se validado, isso implicaria que a energia escura, a constante cosmológica, não é constante afinal, mas um fenômeno dinâmico que requer uma nova estrutura teórica.

“Este resultado é intrigante porque sugere uma física além do modelo padrão de cosmologia”, diz Juan Mena-Fernández do Laboratório de Física Subatômica e Cosmologia em Grenoble, França. “Se mais dados apoiarem essas descobertas, podemos estar à beira de uma revolução científica.”

Embora os resultados atuais ainda não sejam definitivos, análises futuras incorporando sondas DES adicionais — como aglomeração de galáxias e lentes fracas — podem fortalecer as evidências. Tendências semelhantes surgiram de outros grandes projetos cosmológicos, incluindo o Dark Energy Spectroscopic Instrument ( DESI ), aumentando a expectativa dentro da comunidade científica.

“Esses resultados representam anos de esforço colaborativo para extrair insights cosmológicos de dados do DES”, diz Jessie Muir, da Universidade de Cincinnati. “Ainda há muito a aprender, e será emocionante ver como nossa compreensão evolui à medida que novas medições se tornam disponíveis.”

A análise final do DES, esperada para o final deste ano, incorporará sondas cosmológicas adicionais para verificar descobertas e refinar restrições sobre energia escura. A comunidade científica aguarda ansiosamente esses resultados, pois eles podem abrir caminho para uma mudança de paradigma na cosmologia.

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