Novos estudos apontam caminhos para medir a energia escura no Sistema Solar

Sabemos da existência da energia escura a partir de observações em larga escala do Universo que mostram que ele está em uma expansão acelerada. As observações incluem medições da velocidade de galáxias distantes que estão se afastando de forma acelerada do nosso ponto de vista. Isso não pode ser explicado apenas pela matéria bariônica e pela matéria escura. Uma componente adicional com pressão negativa é necessária para reproduzir a aceleração observada.

Em escalas menores, como o próprio Sistema Solar ou o Grupo Local, os efeitos da energia escura não são observáveis. Nesses regimes, a gravidade acaba dominando a dinâmica, mantendo estruturas coesas contra a energia escura. A atração gravitacional atua de forma oposta ao efeito repulsivo associado à energia escura. No caso do Sistema Solar ou do Grupo Local, as forças gravitacionais são várias ordens de magnitude mais intensas que qualquer contribuição da energia escura.

Apesar disso, novo estudo sugere que o Sistema Solar pode ser utilizado como um laboratório natural para investigar a energia escura. A ideia é que efeitos extremamente sutis e fracos possam ser detectáveis com outro tipo de observação. Mesmo sendo um efeito muito menor do que em escalas cosmológicas, sua detecção local seria importante para ajudar a compreender a energia escura. Isso permitiria testar diretamente modelos de energia escura sem a necessidade de observar o Universo distante.

Energia escura

O Universo é composto majoritariamente por energia escura que é responsável por sua expansão acelerada. Em alguns modelos, ela é descrita como um fluido com pressão negativa, frequentemente modelado como uma constante cosmológica. A energia escura não é detectada diretamente, mas inferida através de seus efeitos gravitacionais em larga escala. Esse componente altera a dinâmica da expansão, contrariando a tendência de desaceleração causada pela interação gravitacional da matéria.

A evidência observacional da energia escura vem principalmente de medições cosmológicas de grande escala. Observações de supernovas do tipo Ia mostram que galáxias distantes estão se afastando de forma acelerada. Esse resultado foi corroborado por estudos da radiação cósmica de fundo e pela distribuição de galáxias no universo. Esses conjuntos de evidências mostram que a expansão do universo é acelerada e isso só pode ser explicado com a inclusão de um componente como a energia escura.

Por que Andrômeda e Via Láctea estão se aproximando?

Em escalas menores, a energia escura não é observável porque sua contribuição é extremamente fraca em comparação com a gravidade. Um exemplo claro é o sistema formado pela Via Láctea e pela galáxia de Andrômeda, que estão em rota de colisão. Uma das perguntas mais comuns é: se todas as galáxias se afastam, por que Via Láctea e Andrômeda estão se aproximando? Isso acontece porque, apesar da expansão acelerada do Universo em larga escala, a gravidade domina escalas galácticas.

A interação gravitacional atua no sentido oposto à expansão e, como resultado, estruturas locais não acompanham a expansão do Universo como vista em larga escala. Em escalas menores, a gravidade continua sendo o fator dominante na dinâmica dos sistemas. Isso significa que órbitas planetárias, movimentos estelares e estruturas galácticas não são afetados pela energia escura. Isso acaba impedindo a detecção direta da energia escura em ambientes locais.

Uma nova forma de ver a energia escura

No entanto, um artigo recente propôs uma nova abordagem para a observação da energia escura. O estudo propõe que sua aparente ausência não se deve a uma mudança na força, mas sim a um efeito de blindagem gravitacional. Nesse cenário, a interação associada à energia escura mantém a mesma intensidade fundamental em todas as escalas. Diferente de alguns modelos que dizem que a energia escura perde intensidade em escalas menores.

Como resultado, a energia escura torna-se praticamente indetectável em regiões de alta densidade. Isso explica por que seus efeitos são evidentes apenas em escalas cosmológicas. Um conceito nesse modelo é o chamado raio de Vainshtein, que define a escala a partir da qual a força associada à energia escura deixa de ser suprimida. Dentro desse raio, a gravidade domina e esconde outro tipo de interação, enquanto fora dele a interação recupera sua intensidade total.

Novos experimentos

A busca pela energia escura tem sido tradicionalmente feita em escalas cosmológicas, onde seus efeitos são dominantes e observáveis. Os métodos tradicionais permitem medir a expansão acelerada e restringir parâmetros cosmológicos. Em contraste, estudos dentro do Sistema Solar concentram-se quase exclusivamente na gravidade como a força dominante. Modelos dinâmicos locais assumem que efeitos cosmológicos são negligenciáveis nessas escalas.

Segundo o autor do artigo, para investigar a contribuição da energia escura em pequena escala, é necessário desenvolver novos experimentos e abordagens teóricas. Isso envolve repensar o Sistema Solar como um laboratório para testar Física além do modelo padrão cosmológico. Modelos que incorporam efeitos de energia escura em regimes locais precisam ser refinados. A integração entre instrumentação e novas teorias pode permitir detectar sinais até então negligenciados.

Referência da notícia

Turyshev 2026 Solar-System experiments in the search for dark energy and dark matter Physical Review D