A matéria escura é a coisa invisível que compõe cerca de 85% da massa do universo. Tal como o seu nome, a matéria escura é “escura” e não absorve, emite ou reflete luz. E, o que é essential, a matéria escura ainda não foi detectada diretamente, ou “vista”.
Mas os astrônomos têm visto consistentemente a influência gravitacional de algo em inúmeras entidades cósmicas – uma discrepância que a matéria escura resolve também convenientemente. O que isto significa é que, para muitas observações astronómicas, a contabilização da matéria escura tem sido basic para uma melhor compreensão dos buracos negros, das supernovas, das galáxias distantes ou mesmo do Universo como um todo. Mesmo que não tenhamos encontrado nenhum. Nem compreender a sua verdadeira forma.
Para os astrónomos, no entanto, os riscos podem ser bastante elevados. Como você verá, a profunda presença da matéria escura no universo significa que esta lista aborda uma pequena – mas essential – porção de enigmas cósmicos para os quais este conceito hipotético serve como a melhor solução.
1. O universo inteiro
Sim, estou falando sério. Toda a premissa da matéria escura começa com a falta de 85% da massa em todo o universo. A matéria comum – ou seja, qualquer coisa que possamos ver, como planetas, estrelas e pessoas – representa apenas cerca de 15%, ou seja, nem metade.
Isto informa muito sobre como e por que os cientistas presumem que a matéria escura explica os outros itens desta lista. Se a matéria escura representa 85% da massa do Universo, exerceria aproximadamente a mesma influência gravitacional na matéria visível, o que significa que seria difícil encontrar alguma coisa. não sendo empurrado por esta força invisível.
2. Galáxias espirais
Como NASA diz: “Embora nem todos os astrônomos concordem sobre o que pode ser a matéria escura, sua existência é amplamente aceita”. A matéria escura tornou-se o principal consenso na década de 1970, quando a astrônoma americana Vera Rubin demonstrou como, sem a matéria escura, galáxias espirais como a nossa Through Láctea, comportam-se de maneiras que não correspondem às leis existentes da física.
De acordo com a antiga sabedoria astronômica, quanto mais rápida a órbita de uma estrela, mais massa — gravidade — deveria haver em qualquer seção de uma galáxia. Com base no conteúdo visível de cerca de 60 galáxias que Rubin estudou, ela esperava ver estrelas em rotação rápida apenas no centro, onde a luz estelar estava concentrada.
Mas, na verdade, as estrelas na periferia moviam-se com a mesma rapidez. Isso não fazia sentido, uma vez que a combinação da matéria visível ditava que, se estas velocidades fossem verdadeiras, a galáxia deveria ter se despedaçado– a menos que alguma massa invisível, como a matéria escura, mantivesse as galáxias unidas.
3. O Centro Galáctico
Os astrónomos acreditam que a matéria escura pode ser responsável por mais do que apenas a forma da Through Láctea. Alguns estudos têm sugerido superestimamos a quantidade de matéria escura existente na Through Láctea. Ainda assim, os astrónomos acreditam que a abundância geral do materials poderia ajudar a investigar as características indefinidas da nossa galáxia.
No ano passado, por exemplo, uma equipa da Universidade Johns Hopkins propôs que um misterioso excesso de raios gama no Centro Galáctico foi produzido por colisões de partículas de matéria escura. Ainda este mês, um estudo do Instituto de Astrofísica La Plata da Argentina argumentou que, estatisticamente falando, é surpreendentemente sensato assumir que um enorme “núcleo de matéria escura” no Centro Galáctico controla a população estelar native.
4. Lente gravitacional
De acordo com a relatividade geral, a gravidade é a distorção do espaço-tempo. Entidades cósmicas pesadas, como estrelas ou galáxias, geram força gravitacional suficiente para curvar o espaço-tempo. Quando a luz viaja ao longo destes caminhos distorcidos, a luz parece curvada para os observadores terrestres.
Como a matéria escura também tem massa – e uma quantidade considerável – ela frequentemente aparece em observações de lentes gravitacionais. Este fenómeno, que os astrónomos utilizam como uma técnica de visualização conveniente, utiliza as propriedades de curvatura da luz da gravidade para observar objetos celestes que normalmente seriam difíceis, se não impossíveis, de ver. Mas quando a matéria escura entra em cena, ela cria aparições que fazem o espaço-tempo parecer estar com falhas para os astrônomos – como esta estranha Cruz de Einstein de cinco pontas.
5. O grupo de marcadores
Em 2006, o Observatório de Raios-X Chandra da NASA divulgou uma impressionante composição do aglomerado de galáxias 1E 0657-56, apelidado de Aglomerado Bala, formado por um dos eventos mais energéticos que a humanidade já observou desde o Large Bang.
O gás quente produzido durante a colisão interage eletromagneticamente, por isso devemos ser capazes de rastrear como e para onde ele se transfer. Mas as lentes gravitacionais revelaram que a maior parte da massa do aglomerado (mostrada em azul) estava em torno das galáxias – e não no centro, onde estava o gás (mostrado em rosa).
Seguindo o trabalho basic de Rubin na astrofísica da matéria escura, a imagem do Bullet Cluster tornou-se uma das manifestações mais fortes da influência da matéria escura no universo.
6. Supersimetria
Os físicos de partículas têm um palpite de que a matéria escura e a supersimetria podem estar intimamente ligadas. Esta ideia prevê que as partículas portadoras de força (como os fotões) e as partículas de matéria (como os protões) devem vir em pares, o que poderia ajudar a esclarecer as poucas, mas cruciais, discrepâncias no quase perfeito Modelo Padrão da física de partículas.
De acordo com CERNmuitas teorias supersimétricas levantam a hipótese de que essas partículas parceiras seriam estáveis, eletricamente neutras e interagindo fracamente com a matéria visível – o critério exato na busca pela matéria escura. O próprio LHC do CERN descobriu nenhuma evidência direta para a supersimetria, mas os físicos são ainda esperando as conexões entre supersimetria e matéria escura estão aí.
7. Peculiaridades na radiação cósmica de fundo em micro-ondas
O fundo cósmico de microondas é uma relíquia do nascimento explosivo do nosso universo – o Large Bang. É um brilho de radiação quase uniforme que funciona como um registro para os astrônomos rastrearem e estudarem como a matéria evoluiu ao longo do tempo no universo.
Mas detectores particularmente sensíveis têm capturado variações estranhas nas temperaturas, que os cientistas acreditam representar impressões da matéria escura. Embora a matéria escura não interagisse diretamente com a radiação, o efeito da sua força gravitacional teria deixado imperfeições, ou anisotropias, na radiação cósmica de fundo.
E a distribuição de tais anisotropias foi a forma como os cientistas conseguiram descrever as principais propriedades físicas da forma do Universo – no que diz respeito aos defeitos, uma questão bastante útil.
