Como funciona a matéria escura

O telescópio espacial Hubble conseguiu captar essa visão "mais profunda" do universo.NASA/Robert Williams e a equipe do campo profundo de Hubble

Ao olhar para cima, à noite, você consegue ver inúmeras estrelas espalhadas pelo céu. Quando os astrônomos conseguem um alcance mais profundo do universo com telescópios poderosos, eles vêem muitas galáxias, organizadas em grandes aglomerados e outras estruturas. Isso pode levar você a acreditar que o universo é formado principalmente de galáxias, estrelas, gases e poeira - coisas que você consegue enxergar. Entretanto, a maioria dos astrônomos acredita que a matéria visível forma apenas uma pequena fração da massa do universo. A maior parte dele é feita de matéria que não conseguimos ver - chamada matéria escura. O que exatamente é a matéria escura? Como podemos detectá-la? Que importância ela tem no universo como um todo?

 

O que é matéria escura?

A matéria escura não pode ser vista por astrônomos com telescópios. Ela não emite nem reflete luz, por isso, não brilha como uma estrela. Basicamente, a matéria escura não pode ser vista - os cientistas conseguem apenas imaginar onde ela está com base nos efeitos gravitacionais do que eles podem ver. Não conseguimos ver a matéria escura, mas podemos detectá-la por seus efeitos na matéria normal por meio da gravidade (rotação, efeitos de lentes gravitacionais) e pelos raios-X emitidos pela matéria escura quente. Então, o que é exatamente a matéria escura? Do que é feita? Vamos analisar as teorias existentes a respeito dela.

 

Composição da matéria escura

Sejamos claros - não sabemos a natureza exata da matéria escura. Mas podemos analisar algumas possibilidades. Primeiro, a matéria escura poderia ser matéria comum, feita de prótons, nêutrons e elétrons. Essa matéria comum não emite nem absorve luz, mas mostra os efeitos gravitacionais. Veja a seguir algumas possibilidades.

 

•Anãs marrons - objetos grandes formados da mesma maneira que as estrelas, mas nunca acumularam gases e poeira suficientes para chegar à massa crítica e iniciar a fusão do hidrogênio (veja Como funcionam as estrelas, Como funciona o Sol). As anãs marrons têm cerca de 5% da massa do Sol, isto é, são geralmente maiores que um planeta, mas não tão grandes quanto uma estrela. Os astrônomos chamam essas "estrelas" e objetos semelhantes de Machos (Massive Compact Halo Objects - Objetos massivos compactos de halo). Os Machos podem ser detectados pelos efeitos de lentes gravitacionais. Os astrônomos acham que as anãs marrons não são numerosas o bastante para serem responsáveis pela matéria escura na galáxia.
 

•Anãs brancas - são os restos dos núcleos de estrelas pequenas e médias mortas (veja Como funcionam as estrelas). Embora existam muitas anãs brancas, elas não são suficientes para formar a matéria escura (deveria haver grande quantidade de hélio remanescente delas, mas isso não foi observado).
 

•Estrelas de nêutrons/buracos negros - são os últimos restos dos núcleos das grandes estrelas após as explosões de supernovas (veja Como funcionam as estrelas, Como funcionam os buracos negros). Embora tenham efeitos gravitacionais grandes e sejam invisíveis uma vez que não conseguem evitar que a luz escape (buracos negros), são muito raras para justificar a matéria escura.

 

Em segundo lugar, a matéria escura pode ser um tipo totalmente novo de matéria, ou matéria extraordinária. A matéria extraordinária consiste provavelmente em partículas subatômicas que interagem muito pouco com a matéria comum e foram chamadas de WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles - Partículas de grande massivas francamente interagentes).

 

•Neutrinos - partículas subatômicas que se movem com velocidades próximas a da luz, mas possuem pouca massa. Essas partículas provavelmente formam pouca matéria escura dentro das galáxias, pois movimentam-se com tanta rapidez que conseguem escapar da força gravitacional da galáxia. Entretanto, podem constituir alguma matéria escura entre as galáxias. Por isso, duvida-se que elas formem muita matéria escura.
 

•Novas partículas subatômicas - poderia haver muitas dessas partículas propostas. Muitas originam-se da teoria da supersimetria, que dobra o número de partículas do modelo padrão (veja ­Como funcionam os aceleradores de partículas). Elas se movem com uma certa lentidão e são relativamente frias (isto é, não detectáveis pelos telescópios de infravermelho e raio X). Os físicos especialistas em partículas estão tentando encontrar evidências de que essas partículas teóricas expliquem a matéria escura.
 

•Neutralinos (neutrinos "massivos") - partículas hipotéticas semelhantes aos neutrinos, mas mais pesadas e lentas. Embora não tenham sido descobertas, são o principal candidato para a matéria escura extraordinária.
 

•Áxions - pequenas partículas neutras e de pouca massa (menos de um milionésimo da massa de um létron)
 

•Fotino - semelhante aos fótons, mas com massa de 10 a 100 vezes maior que a de um próton. Os fotinos são neutros e interagem de forma fraca com a massa. Os cientistas estimam que a matéria comum pode construir até 20% da matéria escura do universo.
Fonte: http://ciencia.hsw.uol.com.br