Já ouviu falar em matéria escura? E em energia escura? Esses são os maiores mistérios do universo. Na verdade, são 2 em 1.
E já pra começar: 95% do conteúdo do Cosmo é feito de algo que ainda não temos a menor ideia do que seja! Chamamos uma parte (27%) de matéria escura e a outra (68%) de energia escura.
A matéria escura, que modifica a velocidade de rotação das galáxias; e os 68% restantes são de “energia escura”, uma espécie de “força” contrária à gravidade responsável por acelerar a expansão do cosmos.
Só temos uma boa compreensão de apenas 5% de todo o Universo: O que compõe essa parcela pequena de todo o universo são as partículas que compõem os átomos: os prótons, nêutrons, elétrons e neutrinos.
Ou seja, 95% do universo é sobre o que não temos a menor ideia. Há muitos modelos teóricos que tentam explicar a matéria escura e outros para a energia escura, mas nada ainda foi comprovado, detectado, observado…
Tentamos entender o começo, o meio e o fim do universo desde o começo dos tempos (você pode ler meu artigo sobre esse assunto, clicando aqui!), mas parece que o Newton tinha toda razão quando lá pelos anos 1660 escreveu a famosa frase: “O que sabemos é uma gota. O que ignoramos é um oceano!”
Sobre as suposições envolvidas na estimativa da composição dos elementos do universo… existem algumas. Os cientistas usam a espectroscopia para medir as assinaturas de elementos em estrelas e nebulosas.
Dentro dos 5% do todo que conhecemos, temos uma boa ideia da composição da Terra e dos outros planetas do sistema solar. Observações de galáxias distantes são um vislumbre de seu passado, então os pesquisadores comparam esses dados com o que sabemos sobre a Via Láctea e galáxias próximas.
Em última análise, nossa compreensão da composição do universo assume que as leis físicas e a composição são constantes e nossa compreensão da nucleossíntese (como os elementos são feitos) é precisa. Assim, os cientistas sabem quais elementos existiam no universo anterior, o que são agora e como a composição muda ao longo do tempo.
Assim, podemos concluir que os elementos, os apontados na tabela periódica, representam cerca de 5% da energia do universo, – o que conhecemos. E o resto são os 68% de energia escura e cerca de 27% de matéria escura, que são as duas formas de energia e matéria que não conseguimos observar e medir diretamente.
Mas então como a gente sabe que energia escura e matéria escura existem?
As evidências principais da existência da matéria escura são duas: as medições de velocidades das galáxias e as lentes gravitacionais.
Foi a astrônoma americana Vera Rubin a pioneira no estudo das curvas de rotação das galáxias que, na década de 1970, junto ao seu colega Kent Ford, observaram, mediram e, claro, ficaram atônitos ao descobrir que a galáxia Andrômeda não girava como o esperado!
A medida das velocidades de rotação das galáxias mostra algo surpreendente. E vamos abordar de forma bem simplificada, certo? É o seguinte:
As estrelas no centro de uma galáxia girando teriam que orbitar mais rápido que as da borda, certo? Mas não é o que acontece! As estrelas que estão na borda da galáxia se movimentam com a mesma rapidez das estrelas que estão no centro! Uma conclusão imediata disso é que a massa da galáxia não está concentrada no centro dela! Para que tenha esse tipo de rotação é preciso que haja mais matéria interagindo gravitacionalmente ali, nas bordas. Matéria que não conseguimos observar. Daí o nome: matéria escura!
O que se supõe é que a matéria escura só interage com a matéria comum gravitacionalmente. Então das observações temos que a maioria das galáxias parece estar rodeada por um halo de matéria escura invisível, cuja força gravitacional atua sobre essas estrelas mais externas, da borda da galáxia.
Vale lembrar que o termo “halo de matéria escura” refere-se a uma região esférica que envolve galáxias ou aglomerados de galáxias, contendo uma grande quantidade de matéria escura. No contexto da astronomia, cosmologia e astrofísica, este uso do termo “halo” também pode se referir a qualquer região esférica ao redor de um corpo celeste, como o halo de estrelas que rodeia o núcleo de uma galáxia.
Numa galáxia espiral, como a Via Láctea, a proporção entre matéria escura e a matéria comum é de aproximadamente 10 para 1. As lentes gravitacionais são o fenômeno de desvio da luz pela presença de um campo gravitacional intenso.
Imagine que a luz saia de uma galáxia em todas as direções. Pense agora em duas partículas de luz, que são os fótons, vindas dela na sua direção, uma pela esquerda e outra pela direita. Se houver algo muito pesado entre você e a galáxia, a força gravitacional dessa coisa entre você e a galáxia vai curvar o espaço ao seu redor, fazendo com que a luz trace uma curva até você! Aqui da Terra a gente observa isso num telescópio como duas imagens da mesma galáxia vindas de duas direções diferentes no céu.
Essa coisa pesada que não conseguimos observar parece estar em todo lugar, já que esse fenômeno pode ser observado em todo lugar. Portanto, há evidências suficientes para a matéria escura, e as estimativas, a partir dessa descoberta foram calculadas inicialmente que 85% de todas matéria existentes no Universo eram matéria escura!
Mas essa porcentagem mudou com a descoberta pelos astrônomos nos anos 1990 de que o Universo está se expandindo aceleradamente, ou seja, a velocidade de expansão do Universo aumenta cada vez mais! Então, para que haja essa aceleração, há uma força misteriosa atuando, a tal da energia que foi batizada de “energia escura”, calculada naqueles 68% de todo o conteúdo massa-energia do Universo.
Assim, o percentual estimado inicialmente para a matéria escura foi modificado com a descoberta experimental da energia escura. Observações do satélite Planck, feitas em 2018, refinaram ainda mais essa proporção.
Hoje, o que temos experimentalmente é que 68,3% da composição do Universo é energia escura, 26,8% é matéria escura e apenas 4,9% de todo universo é matéria comum, essa de que você, eu e as outras coisas visíveis somos feitos.
A própria Vera Rubin quando contemplava essa proporção dizia: “Talvez seja um bom número para a proporção entre a nossa ignorância e o nosso conhecimento”.
