Imagine retirar tudo das regiões mais profundas dos vazios cósmicos. Remova matéria comum, neutrinos, matéria escura, raios cósmicos e radiação. O que resta parece não ser nada além de espaço vazio. Pode parecer contra-intuitivo, mas estes vastos vazios são preenchidos pelo vácuo do espaço-tempo. E o mais importante, esse vácuo não é nada.
O vácuo do espaço-tempo contém algo fundamental. É difícil descrever com precisão em linguagem comum, mas os físicos chamam esses ingredientes básicos de 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 entidades independentes no sentido habitual. O que chamamos de partícula é na verdade a expressão visível de algo mais profundo.
Estas estruturas mais profundas são os próprios campos. Cada tipo de partícula possui um campo correspondente. Esses campos permeiam cada centímetro cúbico de espaço e tempo. Eles existem desde o Big Bang e se espalharam por todo o universo.
Quando observamos uma partícula, como um elétron, movendo-se através do espaço, detectamos na verdade uma pulsação ou vibração em seu campo profundo. Uma partícula é a excitação atual desse campo. Mesmo que todas as partículas fossem removidas, os campos ainda permaneceriam.
Energia do vácuo e a origem da energia escura
Esses campos também contêm 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 muito grandes até valores teoricamente infinitos… o que também é outro episódio.
O que importa é que esta energia do vácuo tenha 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, sua influência é insignificante. Regiões cheias de matéria dominam completamente o comportamento local do espaço.
Aqui, por exemplo, na Terra, a matéria é tão densa que a energia escura não tem efeito perceptível. Se a energia escura desaparecesse repentinamente, a física cotidiana permaneceria inalterada. A trajetória de uma bola de beisebol lançada será idêntica. Seu burrito ainda vai cozinhar no micro-ondas exatamente na mesma velocidade. Nada na vida cotidiana seria diferente.
Onde a energia escura domina o universo
A mesma situação se aplica na maior parte do espaço. Galáxias, aglomerados de galáxias, filamentos e as paredes da teia cósmica são regiões ricas em matéria. Nestes ambientes, a energia escura quase não desempenha nenhum papel.
Os vazios espaciais são diferentes.
Os vazios são vastas regiões onde a matéria está praticamente ausente. Nessas áreas, o próprio vácuo espaço-temporal torna-se a influência dominante. Se você pudesse se colocar no meio do vazio cósmico, estaria realmente cercado pela energia escura.
Na verdade, é nos vazios 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 vastos vazios.
Os vazios espaciais estão se expandindo
Os vazios cósmicos não são apenas lacunas vazias entre as estruturas do universo. Eles estão crescendo ativamente. À medida que a energia escura empurra o espaço para fora, os vazios se expandem e pressionam a teia cósmica circundante.
Ao longo de vastos períodos de tempo, este processo colapsa gradualmente a estrutura em grande escala do universo. A complexa rede de galáxias, aglomerados e filamentos que os astrônomos veem hoje não durará para sempre. Durante os próximos 5-10-20 mil milhões de anos o número exacto não importa, a teia cósmica desaparecerá lentamente à medida que os vazios em expansão se tornarem cada vez mais separados.
Por que o espaço vazio nunca é verdadeiramente vazio
Nesse sentido, os vazios espaciais estão longe de ser vazios. Eles estão preenchidos com a energia sutil dos campos quânticos. Essa energia afeta todo o universo, impulsionando sua expansão acelerada.
Os vazios são as únicas regiões onde este efeito se torna dominante, precisamente porque neles não há quase mais nada.
Então sim, os vazios do espaço estão vazios. É assim que os astrônomos os definem e medem. Mas a falta de matéria significa que estão cheios de energia escura.
Onde quer que você viaje no universo, seja para a próxima galáxia ou para os vazios mais profundos, você nunca estará verdadeiramente sozinho.
