Matéria escura é um dos maiores mistérios da ciência atual. Apesar de representar cerca de 27% do universo, ela não pode ser vista diretamente, pois não emite nem reflete luz. Então, como os cientistas sabem que ela existe? E o que ela é, afinal?
Neste artigo, vamos explorar algumas das evidências e teorias sobre a matéria escura, bem como os desafios e as implicações de sua existência para o nosso conhecimento do cosmos.
A primeira pista sobre a matéria escura surgiu na década de 1930, quando o astrônomo suíço Fritz Zwicky observou que as galáxias em um aglomerado se moviam mais rápido do que o esperado pela gravidade da matéria visível. Ele propôs que havia uma forma de matéria invisível que fornecia massa extra e mantinha as galáxias unidas.
Mais tarde, na década de 1970, a astrônoma americana Vera Rubin confirmou essa hipótese ao medir a velocidade de rotação das estrelas nas bordas das galáxias espirais. Ela descobriu que elas giravam tão rápido quanto as estrelas no centro, o que contrariava a lei da gravitação de Newton. A explicação mais plausível era que as galáxias continham uma grande quantidade de matéria escura em forma de um halo, que aumentava a força gravitacional sobre as estrelas periféricas.
Outra evidência da matéria escura vem da observação da radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB, na sigla em inglês), que é o eco do Big Bang. Ao analisar as pequenas flutuações na temperatura e na densidade da CMB, os cosmólogos podem inferir a composição do universo primitivo. Os dados mostram que a matéria comum (ou bariônica) representa apenas cerca de 5% do universo, enquanto a matéria escura e a energia escura somam os outros 95%.
Além disso, a matéria escura também pode ser detectada pelo seu efeito de lente gravitacional, que consiste na distorção da luz de objetos distantes causada pela curvatura do espaço-tempo em torno de uma grande massa. Ao medir o grau de deformação das imagens de galáxias e aglomerados de galáxias, os astrônomos podem estimar a quantidade e a distribuição da matéria escura nessas estruturas.
Mas o que é a matéria escura, afinal? Essa é uma pergunta que ainda não tem uma resposta definitiva. Existem várias hipóteses sobre a natureza da matéria escura, mas nenhuma delas foi comprovada experimentalmente. Uma das possibilidades é que a matéria escura seja composta por partículas elementares desconhecidas, que interagem muito fracamente com a matéria comum e com a luz. Essas partículas são chamadas de WIMPs (weakly interacting massive particles), ou partículas massivas que interagem fracamente.
Outra possibilidade é que a matéria escura seja formada por objetos astronômicos compactos e escuros, como buracos negros primordiais, anãs marrons ou estrelas de nêutrons. Esses objetos são chamados de MACHOs (massive compact halo objects), ou objetos compactos massivos de halo.
Há também outras teorias mais exóticas, como a de que a matéria escura seja composta por axiões, partículas hipotéticas muito leves que surgiram no início do universo; ou a de que a matéria escura seja uma manifestação de dimensões extras do espaço; ou ainda a de que a matéria escura não exista, e que a gravidade se comporte de forma diferente em escalas cósmicas.
A busca pela matéria escura é um dos grandes desafios da ciência atual. Ela envolve tanto observações astronômicas quanto experimentos em laboratórios e aceleradores de partículas. Desvendar esse enigma pode nos ajudar a entender melhor a origem, a estrutura e o destino do universo em que vivemos.
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