De que é feito o universo? Matéria escura

Adriana Oliveira Bernardes
 adrianaobernardes@uol.com.br

Telescópio Planck: composição da matéria escura

Em artigo anterior, em que abordamos o tema constituição do universo, verificamos que a maior parte da massa do universo não é constituída por matéria visível aos telescópios. Apenas 4% do universo é formado por matéria bariônica, isto é, composta por prótons, nêutrons e elétrons, que constituem a matéria  observável.

Sabemos que os elétrons são léptons, partículas elementares, porém que os prótons e nêutrons são formados por quarks. Estes 4% representam os bilhões de galáxias existentes, planetas e todos os corpos que conhecemos. Os outros 96% não são visíveis para nossos telescópios.

A matéria escura foi descoberta por Fritz Zwicky (1898-1974), que trabalhava no observatório de Monte Palomar. Ele realizava a observação de aglomerados de galáxias e observou que a velocidade destas galáxias era maior do que era esperado e por isso deveria existir uma massa maior provocando este efeito.

Em 1980, a astrônoma Vera Cooper Rubin (1928-), realizou medidas com grande acurácia que mostravam que as estrelas em galáxias espirais orbitavam em torno do centro da galáxia com a mesma velocidade, independentemente de sua distância ao centro da galáxia. Isto só poderia ser explicado se existisse maior quantidade de massa/matéria (não visível), já que os cálculos eram feitos usando a Teoria da Gravitação de Newton com a massa das estrelas visíveis no Universo.

O movimento destas estrelas diferia de tudo que existia no universo e contrariava a 3ª Lei de Kepler, que diz que o período em que o astro rotaciona ao redor de sua estrela é proporcional à distância a que este se encontra da estrela. Ou seja, quanto mais distante de seu Sol, maior o tempo que um corpo demora para dar uma volta completa a seu redor.

Veja bem, nosso sistema solar é composto por oito planetas, de Mercúrio a Netuno, que orbitam o Sol. Ou seja, do primeiro ao último planeta a partir do Sol a velocidade da órbita diminui à medida que estes se afastam do Sol.

As estrelas descobertas orbitavam um ponto central e todas giravam ao redor deste ponto com a mesma velocidade independentemente da distância. Seria como se todos os planetas do nosso sistema solar demorassem o mesmo tempo para dar uma volta completa em torno do Sol. Sabemos que isto não é possível, já que, segundo Kepler, quanto maior a distância, maior o tempo para percorrer a órbita. O que fazia com que as estrelas realizassem aquele movimento? Cogitou-se que fosse algo que não pudesse ser visto, o que deu origem ao termo “matéria escura”.

O LHC, o acelerador de partículas do Cern (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares), tem como um de seus objetivos desvendar a constituição da matéria. Fazem isto, atualmente, colidindo feixes de prótons uns contra os outros. Os experimentos do LHC têm como propósito estudar qual é a natureza da matéria escura, entre outros inúmeros tópicos de pesquisa a altas energias.

Tanto a matéria escura quanto a energia escura, constituintes de 96% do universo, devem ser investigadas pelo efeito que provaram na matéria visível.

Atualmente, em relação à energia escura, esse trabalho vem sendo feito através da captação de radiação oriunda do Big Bang em forma de micro-ondas. Quanto à matéria escura, o telescópio espacial Planck, da ESA (Agência Espacial Européia), realizará pesquisa para compreensão do que ela é formada, fotografando a luz emitida durante o início do universo.

Em breve retornaremos com o tema: energia escura. Até lá!

Links sugeridos:

ESA (Agência Espacial Européia)

Cern (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares)

Sobre Vera Rubin

Sobre o LHC: Em português / Em inglês

Obs.: Os sites da wikipedia em inglês e português têm informações complementares: vale a pena olhar ambos.