p Os cientistas esperam entender um dos mistérios mais duradouros da cosmologia, simulando seu efeito no agrupamento de galáxias. p Esse mistério é a energia escura - o fenômeno que os cientistas supõem está fazendo com que o universo se expanda a um ritmo cada vez mais rápido. Ninguém sabe nada sobre a energia escura, exceto que poderia ser, de alguma forma, explodindo quase tudo separadamente.

p Enquanto isso, a energia escura tem um primo igualmente sombrio - a matéria escura. Esta substância invisível parece ter se agrupado em torno das galáxias, e impedindo-os de se separarem, emprestando-lhes uma força gravitacional extra.

p Esse efeito de agrupamento está em competição com a expansão acelerada da energia escura. No entanto, estudar a natureza precisa dessa competição pode lançar alguma luz sobre a energia escura.

p "Muitos modelos de energia escura já foram descartados com os dados atuais, "disse o Dr. Alexander Mead, um cosmologista da University of British Columbia em Vancouver, Canadá, que está trabalhando em um projeto chamado modelagem Halo. "Espero que no futuro possamos excluir mais."

p Lente gravitacional

p Atualmente, a única maneira pela qual a matéria escura pode ser observada é procurando os efeitos de sua atração gravitacional sobre outra matéria e luz. O intenso campo gravitacional que ele produz pode fazer com que a luz se distorça e se curve em grandes distâncias - um efeito conhecido como lente gravitacional.

p Ao mapear a matéria escura em partes distantes do cosmos, os cientistas podem descobrir quanto aglomerado de matéria escura existe - e, em princípio, como esse aglomerado está sendo afetado pela energia escura.

p A ligação entre lentes gravitacionais e agrupamento de matéria escura não é direta, Contudo. Para interpretar os dados dos telescópios, os cientistas devem consultar modelos cosmológicos detalhados - representações matemáticas de sistemas complexos.

p O Dr. Mead está desenvolvendo um modelo de agrupamento que ele espera ter precisão suficiente para distinguir entre diferentes hipóteses de energia escura.

p "Uma analogia que gosto muito é com a turbulência. No fluxo turbulento de fluido, você pode falar sobre correntes e redemoinhos, que são palavras bonitas, mas a realidade de como o fluido em um tubo passa de um fluxo calmo para um fluxo turbulento é extremamente complicada. "

p Quinta força

p Uma das teorias mais exóticas é que a energia escura é o resultado de uma quinta força até então não detectada, além das quatro forças conhecidas da natureza - gravidade, eletromagnetismo, e as forças nucleares fortes e fracas dentro dos átomos.

p Uma hipótese mais comum para a energia escura, Contudo, é conhecido como a constante cosmológica, que foi apresentado por Albert Einstein como parte de sua teoria geral da relatividade. Muitas vezes acredita-se que descreve um mar onipresente de partículas virtuais que estão continuamente surgindo e desaparecendo em todo o universo.

p Uma maneira de descartar a hipótese da constante cosmológica, claro, é provar que a energia escura não é constante. Este é o objetivo do Dr. Pier Stefano Corasaniti, do Observatório de Paris, na França, que - em um projeto chamado EDECS - está abordando o agrupamento de matéria escura de uma direção diferente.

p Em vez de tentar modelar o agrupamento a partir de dados de lentes gravitacionais, ele está começando especificamente com uma dinâmica - isto é, não constante - hipótese de energia escura, e tentar prever como a matéria escura se agruparia se fosse esse o caso.

p Forçando os limites

p Existem, em princípio, infinitas maneiras pelas quais a energia escura pode variar no espaço e no tempo, embora muitas teorias já tenham sido descartadas por observações existentes. Dr. Corasaniti está concentrando suas simulações em tipos de energia escura dinâmica que ultrapassam esses limites de observação, abrindo caminho para testes com experimentos futuros.

p As simulações, que traçam a evolução de numerosos, "Partículas de matéria escura de corpo N, requerem supercomputadores funcionando por longos períodos de tempo, processamento de vários petabytes (mil milhões de milhões de bytes) de dados.

p "Corremos entre as maiores simulações cosmológicas de corpos N já realizadas, "Dr. Corasaniti disse.

p As simulações do Dr. Corasaniti prevêem que a forma como a energia escura evolui ao longo do tempo deve afetar o agrupamento de matéria escura. Esse, por sua vez, altera a eficiência com que as galáxias se formam de maneiras que não seriam o caso com a energia escura constante.

p As previsões que seus modelos estão fazendo podem ser testadas com a ajuda de telescópios como o Large Synoptic Survey Telescope no Chile e o Square Kilometer Array na Austrália e na África do Sul, bem como por missões de satélite como Euclid (EUropean Cooperation for Lightning Detection) e WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope).

p "Se a energia escura acabar sendo um fenômeno dinâmico, isso terá uma implicação profunda não apenas na cosmologia, mas em nossa compreensão da física fundamental, "disse o Dr. Corasaniti.