Do início dos anos 20eu Ao longo dos séculos, os cientistas recolheram provas conclusivas de que o Universo está a expandir-se – e que essa expansão está a acelerar. A força responsável por esta aceleração é chamada poder sombrioUma propriedade misteriosa do espaço-tempo que separa as galáxias. Durante décadas, o modelo cosmológico convencional, conhecido como matéria escura fria lambda (ΛCDM), assumiu que a energia escura permaneceu constante ao longo da história cósmica. Esta suposição simples, mas poderosa, é a base da cosmologia moderna. Ainda assim, isto deixa uma questão-chave por resolver: e se a energia escura mudar ao longo do tempo em vez de permanecer constante?
Observações recentes começaram a desafiar esta visão de longo prazo. Dados do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI) — um projeto avançado que mapeia a distribuição de galáxias em todo o Universo — sugerem uma possibilidade. Energia escura em movimento (DDE). Tal conclusão marcaria um afastamento significativo do modelo padrão ΛCDM. Embora isto aponte para uma história cosmológica mais complexa e em evolução, também expõe uma grande lacuna na compreensão: ainda não está claro como uma energia escura dependente do tempo pode moldar a formação e o crescimento de estruturas cósmicas.
Simulação de um universo em evolução
Para explorar este mistério, uma equipe liderada por Tomoaki Ishiyama, professor associado do Conselho de Aprimoramento da Transformação Digital da Universidade de Chiba, no Japão, conduziu uma das mais extensas simulações cosmológicas já realizadas. Os colaboradores incluem Francisco Prada, do Instituto de Astrophysica de Andalucía, na Espanha, e Anatoly A., da New Mexico State University, nos Estados Unidos. Klypin foi incluído. Sua pesquisa, publicada Exame físico d (Volume 112, Edição 4), investigou como uma energia escura variável no tempo pode afetar a evolução cósmica e ajudar a explicar futuras observações astronômicas.
Usando o principal supercomputador do Japão, Fugaku, os pesquisadores executaram três grandes simulações de N corpos de alta resolução, cada uma com oito vezes o volume computacional do trabalho anterior. Uma simulação seguiu o modelo ΛCDM padrão do Planck-2018, enquanto as outras duas incluíram energia escura dinâmica. Ao comparar o modelo DDE com certos parâmetros com o modelo padrão, eles conseguiram isolar os efeitos do componente variável da energia escura. Uma terceira simulação utilizou parâmetros extraídos do primeiro ano de dados do DESI, revelando como um modelo cosmológico “atualizado” poderia se comportar se a energia escura realmente variasse com o tempo.
Como uma pequena mudança pode remodelar o universo
Os resultados mostram que o efeito da variação da energia escura por si só foi relativamente sutil. No entanto, assim que os investigadores ajustaram os parâmetros cosmológicos para corresponderem aos dados do DESI – aumentando especificamente a densidade da matéria em cerca de 10% – as diferenças tornaram-se marcantes. A maior densidade de matéria fortalece a atração gravitacional, o que acelera a formação de aglomerados massivos de galáxias. Neste cenário, o modelo DDE baseado em DESI prevê 70% mais aglomerados massivos no universo inicial do que o modelo padrão. Esses aglomerados formam a estrutura cósmica na qual as galáxias e grupos de galáxias são montados.
A equipe também testou Oscilações acústicas bariônicas (BAOs) – Padrões deixados pelas ondas sonoras no universo primitivo que atuam como “governantes cósmicos” para medir distâncias. Na simulação DDE derivada do DESI, o pico do BAO é deslocado para escalas menores em 3,71%, o que corresponde de perto às observações reais do DESI. Este forte acordo confirmou que o modelo não só reflete as previsões teóricas, mas também se alinha com os dados do mundo real.
Mapeando aglomerados de galáxias e estrutura cósmica
Além disso, os pesquisadores analisaram como as galáxias se aglomeram no cosmos. O modelo DDE baseado em DESI produziu um agrupamento significativamente mais forte do que a versão padrão ΛCDM, especialmente em escalas menores. O aumento do agrupamento é um resultado direto da maior densidade do material, o que amplifica a ligação gravitacional. Esta estreita correspondência entre simulações e observações apoia ainda mais a validade do modelo dinâmico de energia escura.
No geral, as descobertas da equipa esclarecem como tanto a energia escura como a densidade da matéria moldam a estrutura em grande escala do Universo. “As nossas simulações em grande escala mostram que as variações nos parâmetros cosmológicos, particularmente a densidade da matéria no Universo, têm um efeito maior na formação da estrutura do que apenas o componente DDE,” disse o Dr.
Preparando-se para a próxima geração de pesquisas cósmicas
Com novas campanhas observacionais no horizonte, estas simulações desempenharão um papel importante na interpretação dos próximos resultados. “Em um futuro próximo, espera-se que pesquisas de galáxias em grande escala feitas pelo Subaru Prime Focus Spectrograph e pelo DESI melhorem significativamente as medições dos parâmetros cosmológicos. Este estudo fornece uma base teórica para a interpretação de tais dados futuros”, concluiu o Dr.
