Universo invisível – a matéria escura
Cerca de 80% da massa do universo é feita de um material que os cientistas não podem observar diretamente. Conhecido como matéria escura, este ingrediente bizarro não emite luz ou energia. Então, por que os cientistas pensam que ele domina?
Estudos de outras galáxias na década de 1950 indicaram que o universo continha mais matéria do que o visto a olho nu. O apoio para a matéria escura tem crescido, e embora nenhuma evidência direta e sólida tenha sido detectada da matéria escura, surgiram fortes possibilidades nos últimos anos.
O material familiar do universo, conhecido como matéria bariônica, é composto de prótons, nêutrons e elétrons – estes formam tudo o que vemos no universo, desde as pessoas até as estrelas mais distantes. A matéria escura pode ser feita de matéria bariônica ou não-bariônica. Para manter os elementos do universo juntos, a matéria escura deve compor cerca de 80% da sua matéria.
A matéria faltando poderia simplesmente ser mais desafiadora de se detectar, composta de matéria comum, bariônica. Os candidatos potenciais incluem anãs marrons que não brilham, anãs brancas e estrelas de nêutrons. Buracos negros supermassivos também podem ser parte da diferença. Mas esses objetos difíceis de localizar teriam de desempenhar um papel mais dominante do que os cientistas observaram que compõem a massa em falta, enquanto outros elementos sugerem que a matéria escura é mais exótica.
A maioria dos cientistas acha que a matéria escura é composta de matéria não-bariônica. O principal candidato, os WIMPS (partículas massivas de interação fraca), têm de 10 a 100 vezes a massa de um próton, mas suas interações fracas com a matéria “normal” os tornam difíceis de detectar. Neutralinos, enormes partículas hipotéticas mais pesadas e mais lentas do que os neutrinos, é outro candidato, bem como os áxions, fotinos não carregados.
Uma terceira possibilidade existe – que as leis da gravidade que descreveram até agora com sucesso o movimento dos objetos dentro do sistema solar requerem revisão.
Se os cientistas não podem ver a matéria escura, como é que eles sabem que ela existe?
Os cientistas calculam a massa de grandes objetos no espaço, estudando o seu movimento. Os astrônomos que examinaram galáxias espirais na década de 1950 esperavam ver o material no centro se movendo mais rápido do que nas bordas exteriores. Em vez disso, eles descobriram que as estrelas em ambos os locais viajavam na mesma velocidade, o que indica que as galáxias continham mais massa do que podia ser visto. Estudos do gás dentro de galáxias elípticas também indicaram a necessidade de mais massa do que a encontrada em objetos visíveis.
Albert Einstein mostrou que os objetos maciços curvam o universo e distorcem a luz, o que lhes permite serem usados como lentes. Ao estudar como a luz é distorcida por aglomerados de galáxias, os astrônomos foram capazes de criar um mapa da matéria escura no universo.
Todos estes métodos fornecem uma forte indicação de que a maior parte da matéria no universo é algo nunca visto.
A matéria escura versus a energia escura
Embora a matéria escura compõe a maior parte da matéria do universo, só faz parte de cerca de 1/4 da sua composição. O universo é dominado pela energia escura.
Após o Big Bang, o universo começou a se expandir. Os cientistas pensavam que ele acabaria por ficar sem energia, e a gravidade uniria novamente os objetos. Mas estudos de supernovas distantes revelaram que o universo está se expandindo mais rápido hoje do que no passado, o que indica que a expansão está se acelerando. Isso só seria possível se o universo conter energia suficiente para vencer a gravidade – a energia escura, que os cientistas não fazem ideia do que é.
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