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O que é matéria escura?

Uma rápida visão geral de um dos maiores mistérios do universo.

Notícias instantâneas: você, tudo ao seu redor e tudo o que você pode ver ou tocar - toda 'matéria' observável - compõe só 5% Do universo.

Sim, isso mesmo, 5%. Os outros 95%? Isso é feito de matéria escura e energia escura. O que é isso que você pergunta? Bem, a verdade insondável é que ninguém realmente sabe. Embora 5% do universo interaja com a luz e com as partículas que nos constituem (o que significa que podemos tocá-los e vê-los), 95% é feito de matéria invisível e forças que não podemos ver, tocar, cheirar ou interagir - é feito de escuridão.

Obviamente, essa enorme lacuna no conhecimento de fronteira não se coaduna com os cientistas, então eles passaram muito tempo tentando descobrir como classificar essa escuridão. Dado que esses fenômenos são responsáveis ​​pela composição do universo, pensamos que seria pertinente repassar o que eles descobriram até agora. Ainda não sabemos com certeza o que é matéria escura ou energia, mas podemos adivinhar ...


Dark Matter

Depois que Albert Einstein descobriu seu teoria da gravidade, uma coisa tornou-se certa sobre o universo. Não fazia sentido.

Depois de descobrir como calcular a gravidade de qualquer objeto, ele foi capaz de calcular aproximadamente quanta gravidade deveria haver no universo para torná-lo como era. Surpreendentemente, por seus cálculos, não havia nada perto de "material" existente para manter as galáxias e estruturas complexas juntas. Se estivéssemos apenas trabalhando com a gravidade emitida pelos objetos que podemos ver, as estrelas exerceriam apenas uma atração desigual e vaga umas sobre as outras, provavelmente se afastando umas das outras e se espalhando pelo universo.

Do jeito que está, há gravidade suficiente no universo para agrupar estrelas e planetas em várias formações. Portanto, algo que não podemos ver está fornecendo gravidade extra. Os cientistas chamaram essa substância desconhecida de 'matéria escura'.

Além de sermos capazes de calcular matematicamente a existência de matéria escura, também podemos ver ... mais ou menos. Embora não interaja diretamente com a luz em si, locais com alta concentração de matéria escura desviam a luz que passa nas proximidades, pois têm um campo gravitacional intenso.

Em outras palavras, apesar de não sabermos nada sobre a matéria escura, podemos ter certeza de que ela existe.

Existem várias teorias sobre o que a matéria escura pode ser, mas as observações mais concretas giram em torno do que sabemos que não é. Sabemos que a matéria escura não são apenas nuvens de matéria normal compostas de partículas refletoras de luz chamadas bárions. Sabemos disso porque seríamos capazes de detectar nuvens bariônicas por sua absorção de radiação que passa por elas.

Também sabemos que a matéria escura não é antimatéria, porque não vemos os raios gama únicos que são produzidos quando a antimatéria reage com a matéria normal. Por último, sabemos que a matéria escura não é composta de buracos negros (objetos compactos que afetam violentamente seus arredores por meio da gravidade) porque veríamos muito mais lentes gravitacionais (estranha curvatura da luz em torno do horizonte de eventos de um buraco negro) se fosse tão.

Essencialmente, as três coisas que sabemos com certeza sobre a matéria escura são:

  • Isso existe
  • Ele interage com a gravidade
  • É extremamente abundante


Dark Energy

Os cientistas estimam que a matéria escura constitui cerca de 27% do universo. Por tudo o que você sabe da matemática, se os planetas, as estrelas e nós somamos 5%, isso significa que ainda há 68% não contabilizados.

Entre na energia escura.

Em 1929, Edward Hubble (famoso por telescópio) examinou como os comprimentos de onda da luz emitida por galáxias distantes mudaram em direção à extremidade vermelha do espectro. Ele descobriu que galáxias mais fracas e distantes exibiam mais desvio para o vermelho (o alongamento das ondas de luz por meio do movimento, fazendo os objetos parecerem vermelhos) do que as mais próximas. Hubble percebeu que essa matriz de desvio para o vermelho só poderia acontecer se o universo estivesse se expandindo ativamente.

As mentes das pessoas ficaram bastante abaladas com isso - era provável que os efeitos do big bang ainda estivessem sendo sentidos, à medida que o universo continuava a crescer (ou 'explodir'). Era amplamente assumido que essa expansão acabaria diminuindo devido aos efeitos da gravidade. Outro Observação Hubble Essa teoria virou de cabeça para baixo, no entanto, quando observações de supernovas distantes na década de 90 mostraram que o universo costumava se expandir a um ritmo mais lento do que hoje. A expansão do universo não estava diminuindo, estava acelerando.

Agora, como qualquer um que assistiu a uma aula de ciências do 9º ano sabe, a matéria não pode ser criada do nada. E onde quer que haja espaço vazio no universo, mais está se formando a cada segundo. Se o universo está crescendo, algo deve estar alimentando-o. Algumcoisa deve estar preenchendo esse espaço.

O espaço não muda suas propriedades à medida que se expande; há apenas mais dele. Conseqüentemente, a energia escura parece ser algum tipo de energia intrínseca ao espaço, que é mais forte do que qualquer outra energia que conhecemos e que atua sobre e no espaço vazio para criar mais energia. E está ficando mais forte com o tempo. Afinal, o espaço vazio tem mais energia do que tudo no universo combinado (68%).

Então, como o espaço adquire essa energia? Einstein pensou que essa energia escura pode ser uma propriedade do próprio espaço vazio, ao invés de uma força agindo sobre ele. Ele teorizou que poderia ser um campo de força semelhante à gravidade, que simplesmente funcionava no sentido oposto - empurrando para fora em vez de para dentro. Ele chamou isso de 'constante cosmológica'. Infelizmente, ninguém apresentou uma boa explicação de por que a constante cosmológica deveria estar lá, muito menos por que teria exatamente o valor correto para causar a aceleração observada.

Outra teoria toma emprestado da física quântica, sugerindo que o espaço vazio não é realmente vazio, mas cheio de partículas minúsculas que estão constantemente surgindo e desaparecendo. Mas quando os físicos tentaram calcular quanta energia isso daria ao espaço vazio, descobriram que o cálculo era impossível.

Uma teoria final, ligeiramente bizarra, é que a teoria da gravidade de Einstein está totalmente errada. Mas nenhuma teoria alternativa até agora foi capaz de calcular as propriedades de corpos em interação tão perfeitamente quanto a de Einstein.

Então, realmente, assim como a matéria escura, não estamos exatamente no precipício de descobrir o que realmente é a energia escura. Você poderia dizer que ainda estamos ... no escuro.


Algum dia saberemos?

É desconfortável e estimulante que essencialmente não tenhamos ideia do que 95% do nosso universo é composto. Nossas teorias sobre matéria escura e energia ainda são apenas isso: teorias.

Eu, pelo menos, tenho toda a confiança de que daremos saltos e saltos para descobrir o que nos rodeia durante a vida da Geração Z. Podemos não descobrir todas as respostas, mas, novamente, onde estaria a diversão nisso?

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