Um desafio para a Astronomia moderna: a matéria escura?

Nizomar de Sousa Gonçalves - Físico

Uma forma clássica de calcular a massa de uma galáxia é medir a sua luminosidade que depende do número de estrelas presentes: quanto mais estrelas a galáxia possuir, mais luminosa ela será. A massa calculada desta forma é denominada massa luminosa, pois emite luz (pode ser luz visível, raios-x, raios gama, ondas de rádio, infravermelho). Em 1933, o astrônomo Fritz Zwick calculou a massa do aglomerado de galáxias Coma usando um método diferente: as estrelas em uma galáxia espiral possuem um movimento em torno do centro da galáxia que depende da distância da estrela ao centro galáctico e também da massa contida dentro da órbita da estrela. Para sua surpresa, Zwick concluiu que a massa encontrada na sua medida era muito maior do que aquela medida pela técnica baseada no número de galáxias e no brilho total, cerca de 400 vezes maior. As galáxias situadas naquela região do Universo não possuem tanta massa luminosa. Era necessária a existência de mais matéria no aglomerado de galáxias. Zwick pensou que deveria existir alguma forma de matéria invisível que, junto com a matéria visível, daria a massa e, consequentemente, a gravidade suficiente para manter o aglomerado de galáxias unido. Mais tarde, verificou-se que essa matéria invisível está presente não só no aglomerado de Coma, mas em todos os aglomerados de galáxias. Em outras palavras, a partir do trabalho de Zwick descobriu-se que estava faltando matéria no Universo! A solução para este problema foi simples: uma nova espécie de matéria deveria existir no Universo. A nova matéria, proposta por Zwick, não é luminosa (não emite radiação, por isso não podemos vê-la). Esse é o motivo pelo qual a nova forma de matéria foi denominada ``matéria escura``. A única forma de detectá-la é estudando a sua interação gravitacional com a matéria comum e com a luz (lentes gravitacionais).

Mas afinal, qual é a composição da matéria escura? A resposta é bem simples: a ciência ainda não sabe. Muitas propostas de explicação foram lançadas: novas partículas subatômicas (WINPS), buracos negros, gases não luminosos, anãs marrons (objeto com massa entre 13 e 80 massas de Júpiter e que não conseguiu tornar-se estrela), planetas e, uma teoria mais radical, diz que a matéria comum existente em um universo paralelo poderia interagir gravitacionalmente com o nosso parecendo-nos algo invisível ou escuro.

Os astrônomos, astrofísicos e cosmólogos parecem convergir para uma estatística sobre a composição do nosso Universo: 25% dele deve ser formado por matéria escura e 5% deve ser formado pela matéria comum. E os outros 70%? Por mais assustador que pareça, o percentual restante é formado por um ente ainda mais exótico e complexo de explicar: a energia escura (responsável pela expansão do Universo - assunto para outro dia). Convém lembrar que o termo escura não significa apenas aquilo que não podemos ver, mas também aparece para indicar que se trata de algo que a ciência não conhece e está buscando entender. Isso quer dizer que não conhecemos 95% do nosso Universo. Atualmente, resolver este problema é um dos maiores desafios da Astronomia moderna.

NIZOMAR DE SOUSA GONÇALVES é professor assistente do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará (UFC) e doutorando em Física.

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