O que é matéria escura?
A matéria escura é uma forma invisível de matéria que não emite, absorve ou reflete luz, mas exerce uma atração gravitacional sobre estruturas visíveis, como galáxias e aglomerados de galáxias. Constitui cerca de 23% do conteúdo de massa-energia do Universo, em comparação com 4,6% para a matéria comum (bariónica) e 72% para a energia escura (NASA/WMAP).
Evidências de sua existência
- Curvas de rotação galáctica: Observações de galáxias espirais mostram que as estrelas em seus arredores orbitam na mesma velocidade que as estrelas internas, implicando um halo de massa oculto (VeraRubin, 1970).
- Dinâmica de aglomerados de galáxias: O estudo de FritzZwicky sobre o aglomerado Coma na década de 1930 revelou velocidades de galáxias muito acima do que a massa visível poderia explicar.
- Gás quente em clusters: Os telescópios de raios X (Chandra, XMM-Newton) detectam grandes quantidades de gás ionizado, mas a ligação gravitacional necessária aponta para massa adicional invisível.
- Lente Gravitacional: A curvatura da luz dos objetos de fundo por aglomerados massivos fornece medições diretas de massa que excedem em muito a matéria luminosa (por exemplo, Abell383).
Mapeamento da matéria escura
Simulações em grande escala e pesquisas observacionais (por exemplo, CFHT, Hubble) revelam uma teia cósmica de filamentos de matéria escura que unem as galáxias. Os mapas de lentes de alta resolução mostram distribuições de matéria escura que refletem a estrutura visível em grande escala.
Candidatos a Partículas
Embora a matéria comum não possa explicar a massa necessária, vários candidatos a partículas exóticas estão sob investigação:
- WIMPs (partículas massivas de interação fraca): Partículas pesadas (10–100×massa do próton), mas com interação fraca, que podem surgir da supersimetria.
- Áxions: Partículas ultraleves e neutras previstas pelo mecanismo Peccei-Quinn.
- Neutralinos e Fotinos: Parceiros supersimétricos de neutrinos e fótons, respectivamente.
- Outros MACHOs: Objetos halo compactos massivos, como anãs marrons, buracos negros e estrelas de nêutrons, embora sua abundância seja insuficiente para explicar toda a matéria escura.
Experimentos como o Grande Colisor de Hádrons, a Pesquisa Criogênica de Matéria Escura (CDMS) e detectores de detecção direta de campo profundo continuam a procurar essas partículas.
Teorias Alternativas
Alguns cientistas propõem modificações na gravidade em vez de novas partículas:
- MOND (Dinâmica Newtoniana Modificada): Altera a segunda lei de Newton em acelerações muito baixas.
- TeVeS (Gravidade Tensor-Vetorial-Escalar): Uma extensão relativística do MOND capaz de explicar as lentes.
- Polarização a Vácuo Quântico: Sugere que dipolos matéria-antimatéria no espaço vazio poderiam amplificar a gravidade.
Impacto Cosmológico
A matéria escura é essencial para a formação da estrutura cósmica. A sua influência gravitacional molda galáxias, aglomerados e a teia de grande escala. Também afecta a taxa de expansão do Universo e o seu destino final – se continuará a expandir-se, a abrandar ou a entrar em colapso.
Perguntas frequentes
De que é feita a matéria escura?
A maioria dos astrónomos prefere uma nova partícula elementar, provavelmente uma WIMP, embora ainda não exista uma detecção definitiva.
Quem descobriu a matéria escura?
JanH.Oort (1932) notou pela primeira vez a massa que faltava na Via Láctea; FritzZwicky (1933) confirmou isso no aglomerado Coma.
Como a matéria escura foi descoberta?
Observando curvas de rotação planas inesperadas em galáxias espirais e altas velocidades em aglomerados de galáxias.
O que é energia escura?
Um fenómeno separado que impulsiona a expansão acelerada do Universo, constituindo cerca de 72% da sua densidade energética.
Onde está localizada a matéria escura?
Permeia o espaço entre e dentro das galáxias, formando halos extensos que dominam o orçamento de massa.
Leitura adicional
Artigos Relacionados
- “Quasares ilustram a montanha-russa da energia escura” – BBC News
- “A Busca pela Matéria Escura” – Scientific American, 2003
- “Mapeando o Universo” – Scientific American, 1999
Fontes
