Imagine retirar tudo das regiões mais profundas do vazio cósmico. Consideremos a matéria comum, os neutrinos, a matéria escura, os raios cósmicos e a radiação. O que resta parece não ser nada além de espaço vazio. Pode parecer contraditório, mas estes vastos vazios estão preenchidos com vazios no espaço-tempo. E o mais importante, esse vácuo não é realmente nada.
Há algo fundamental no vazio do espaço-tempo. É difícil descrever com precisão com a linguagem cotidiana, mas os físicos referem-se a esses componentes subjacentes como campos quânticos. Na teoria quântica de campos, as partículas que constituem o nosso mundo, como os electrões, os quarks top, os neutrinos e até a matéria escura, não são objectos independentes no sentido habitual. O que chamamos de partículas são, na verdade, expressões visíveis de algo mais profundo.
Esta estrutura profunda é o próprio campo. Cada tipo de partícula possui um campo associado. Esses campos penetram em cada centímetro cúbico de espaço e tempo. Eles existem desde o Big Bang e abrangem todo o universo.
Quando observamos uma partícula, como um eletrão a mover-se através do espaço, detectamos realmente uma ondulação ou vibração no seu campo subjacente. A partícula é uma excitação viajante desse campo. Mesmo que todas as partículas fossem removidas, os campos ainda permaneceriam.
Origem da energia do vácuo e da energia escura
Esses campos também possuem energia. Devido ao princípio da incerteza de Heisenberg, o vácuo não pode ser completamente desprovido de energia. Quando os físicos tentam calcular quanta energia existe no espaço vazio, os resultados podem variar de valores extremamente grandes até teoricamente infinitos…o que é outro episódio.
O importante é que esta energia do vácuo crie um efeito mensurável. Este efeito é conhecido como “energia escura”, nome que os cientistas usam para descrever a expansão acelerada do universo.
As observações mostram que a quantidade real de energia do vácuo é relativamente pequena, embora não seja zero. Na maioria dos ambientes do universo, seu efeito é insignificante. Regiões cheias de matéria dominam completamente o comportamento local do espaço.
Aqui na Terra, por exemplo, a matéria é tão densa que a energia escura não tem nenhum efeito perceptível. Se a energia escura desaparecesse repentinamente, a física cotidiana permaneceria inalterada. Uma trajetória de beisebol lançada será idêntica. Seu burrito ainda cozinhará exatamente na mesma proporção no micro-ondas. Nada na vida cotidiana será diferente.
Onde a energia escura domina o universo
A mesma situação se aplica em grande parte do universo. Galáxias, aglomerados de galáxias, filamentos e as paredes da teia cósmica são regiões ricas em matéria. Neste ambiente, a energia escura quase não desempenha nenhum papel.
O vazio cósmico é diferente.
Os vazios são grandes regiões onde a matéria está essencialmente ausente. Nestes casos, o vácuo espaço-temporal torna-se dominante. Se você pudesse se colocar no meio de um vazio cósmico, estaria efetivamente cercado pela energia escura.
Na verdade, é no vazio que a energia escura realiza o seu trabalho mais importante. A expansão acelerada do universo não ocorre dentro de regiões densas como galáxias ou aglomerados. Em vez disso, ocorre em um vasto vazio.
O vazio cósmico está se expandindo
Os vazios cósmicos não são apenas vazios na estrutura do universo. Eles estão crescendo ativamente. A energia escura empurra o espaço para fora, expandindo os vazios e pressionando a teia cósmica circundante.
Com o tempo, esse processo desmonta lentamente a estrutura em grande escala do universo. A complexa rede de galáxias, aglomerados e filamentos que os astrônomos veem hoje não durará para sempre. Nos próximos 5-10-20 bilhões de anos, o número exato não importa, a teia cósmica irá desaparecer lentamente à medida que o vazio em expansão estende tudo para mais longe.
Por que o espaço vazio nunca está realmente vazio?
Nesse sentido, os vazios cósmicos estão longe de ser vazios. Eles estão cheios de energias sutis de campos quânticos. Essa força afeta todo o universo, impulsionando sua expansão acelerada.
Os vazios são a única área onde este efeito se torna dominante, precisamente porque não contêm quase nada.
Então, sim, os vazios cósmicos estão vazios de matéria. É assim que os astrônomos os detectam e medem. Mas a falta de matéria significa que estão cheios de energia escura.
Não importa para onde você viaje no universo, para a galáxia mais próxima ou para o interior mais profundo do vazio, você nunca estará verdadeiramente sozinho.
