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Tem matéria escura até no nosso corpo, mas o que exatamente ela é?

Thiago Signorini Gonçalves

13/03/2020 04h00

Imagem do aglomerado MACSJ0717.5+3745. Aglomerados de galáxias são compostos na maior parte por matéria escura (Imagem: Hubble)

Você já deve ter escutado alguma coisa sobre matéria escura, a misteriosa substância que mantém as galáxias unidas. Mas será que ela existe mesmo? Do que ela é feita? Será que vamos conseguir entender o mistério nos próximos anos?

As primeiras evidências da existência da matéria escura foram encontradas pelo astrônomo suíço Fritz Zwicky. Ao estudar galáxias em aglomerados (como o da imagem acima), ele notou que elas se moviam rápido demais. A tal matéria escura seria então necessária para manter o aglomerado unido, ou as galáxias sairiam voando pelo espaço.

Infelizmente o trabalho foi desacreditado, e foram necessários vários anos até que o assunto voltasse à tona. Na década de 70, Vera Rubin analisou as órbitas de estrelas e gás em galáxias próximas à Via Láctea, encontrando um resultado muito semelhante: elas giravam muito rápido. Sem a matéria escura para atrair o resto do material, não poderíamos explicar as órbitas. A galáxia simplesmente se desintegraria.

Desde então, a matéria escura se tornou ingrediente integral da astrofísica. Simulações computacionais avançadíssimas tentam reproduzir a evolução do universo desde o Big Bang, e sem a matéria escura, elas não funcionam, produzindo um universo virtual que não tem nada a ver com o real. Nem mesmo a composição química do universo faria sentido: a quantidade de deutério (um "primo" do átomo de hidrogênio, que foi fabricado durante o Big Bang) que observamos no universo não pode ser explicada se toda a matéria existente for composta de átomos normais. Algo estranho deve estar acontecendo.

Aí talvez possamos entender uma distinção importante entre astrônomos extragalácticos, como eu, e os físicos de partículas e cosmólogos. Afinal, para mim a matéria escura funciona excepcionalmente bem como uma receita de bolo: adicione uma pitada (ou alguns trilhões de trilhões de trilhões de trilhões de trilhões de toneladas, aproximadamente) de matéria escura, espere alguns bilhões de anos e suas galáxias estarão prontas.

Para os outros, no entanto, o problema fundamental é: afinal, o que é a matéria escura? O modelo padrão da física não consegue explicar a existência de uma matéria que não produza energia luminosa de nenhuma forma. Só sabemos que ela existe por seus efeitos gravitacionais, "pesando" galáxias e aglomerados no universo.

Tentando resolver o problema, cientistas criam experimentos cada vez maiores, como o Xenon1T. A ideia nesse caso é construir um tanque de uma tonelada de xenônio, que seria capaz de detectar a colisão das partículas de matéria escura com o material do tanque. Afinal, a matéria escura está ao nosso redor e dentro de nós, e nesse instante há um bilionésimo de grama de matéria escura dentro do seu corpo.

Até agora, não encontramos nada. E esse talvez seja o maior mistério de todos. Se os experimentos anteriores não detectaram nada, então alguns modelos e hipóteses para a matéria escura podem ser descartadas. Daqui a pouco, ficaremos sem opções… E aí, será que o bolo vai desandar?

Sobre o blog

O assunto aqui é Astronomia, num papo que vai além dos resultados. Conversamos sobre o dia-a-dia dos astrônomos, como as descobertas são feitas e a importância da astronomia nacional — afinal, é preciso sempre lembrar que existe pesquisa científica de qualidade no Brasil!

Sobre o autor

Thiago Signorini Gonçalves é doutor em Astrofísica pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia. Atua como professor de Astrofísica no Observatório do Valongo, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, e é coordenador de comunicação da Sociedade Astronômica Brasileira. Utilizando os maiores telescópios da Terra e do espaço, estuda a formação e evolução de galáxias, desde o Big Bang até os dias atuais. Apaixonado por ciência, tenta levar os encantos do Universo ao público por meio de atividades de divulgação científica.