TOMO V - MATÉRIA ESCURA

Matéria Escura

A grande galáxia espiral NGC 1232 capturada pelo VLT do ESO

 As galáxias são fascinantes não apenas pelo que é visível, mas também pelo que é invisível no caso a detecção da matéria escura. A galáxia grande espiral NGC 1232, capturada em detalhes pelo telescópio de 8,2 metros Antu do complexo Very Large Telescope, é um bom exemplo. Aqui o visível é dominado por milhões de estrelas brilhantes e poeira escura, agrupadas nos braços espirais que giram em torno do centro galáctico.

Crédito: Stelios Kazantzidis, Universidade do Estado de Ohio, EUA.

Esta imagem de uma simulação em supercomputador mostra a densidade da Matéria Escura da Via Láctea. A variação do brilho (azul para o violeta, do violeta para o vermelho, e deste para o amarelo) corresponde à taxa crescente da concentração da matéria. A região central mais brilhante corresponde aproximadamente à matéria bariônica dos gases e estrelas. 

As bolhas ao redor indicam as galáxias anãs satélites orbitando a Via Láctea, o que chamamos de ‘subestrutura galáctica’. A simulação prevê que os halos de matéria escura das galáxias espirais estão espalhados, preenchidos com centenas de subestruturas de matéria escura que passam através do disco estelar da galáxia, deixando sua assinatura e trazendo perturbações durante o processo.

Na cosmologia, matéria escura (ou matéria negra) é uma forma postulada de matéria que só interage gravitacionalmente (ou interage muito pouco de outra forma). Sua presença pode ser inferida a partir de efeitos gravitacionais sobre a matéria visível, como estrelas e galáxias.

Composição e distribuição da matéria e energia no universo

Mapa completo do céu mostra a matéria entre a Terra e o limite observável do Universo. As regiões mais claras são as de menor massa e as mais escuras, de maior. As áreas acinzentadas são as partes mais brilhantes da nossa galáxia, que bloquearam o mapeamento do telescópio Planck (Foto: ESA/Nasa/JPL-Caltech)

O modelo cosmológico mais aceito é o da descrição da formação da estrutura em larga escala do nosso universo, o componente de matéria escura é fria, isto é, não relativística. A radiação de fundo de micro-ondas cósmico (uma tênue relíquia brilhante do denso e quente Universo jovem, como veremos a seguir) diz que seus resultados proporcionam um apoio ao modelo cosmológico atual do Universo, uma previsão de que a matéria escura e a energia escura formam cerca de 95,1% de tudo o que existe. 

 Nesse contexto, a matéria escura comporia cerca de 26,8% da densidade do universo, sendo o restante constituído de energia escura, 68,3% e a matéria bariônica (ou convencional), 4,9%.

Logo após sua origem, no tempo de Planck, o cosmos se acredita  que havia 72,8% de energia escura, 22,7% de matéria escura e 4,5% de matéria visível.

Os pesquisadores do QUaD usaram o telescópio de 2,6 metros mostrado aqui para ver a temperatura e polarização do fundo de microondas cósmico, uma tênue relíquia brilhante do denso e quente universo jovem. Crédito da imagem: Nicolle Rager Fuller, NSF.

Á matéria escura é composta por um material invisível, ou ainda não detectável, (pois não interage com a radiação eletromagnética) que só é percebida através de sua influência gravitacional sobre sua vizinhança. 

Agora, dois astrônomos pertencentes a Universidade Nacional Autônoma do México (UNAM) encontraram uma indicação de como a matéria escura se comporta na vizinhança de buracos negros supermassivos que residem nos núcleos das galáxias. Sua correlação com tais objetos podem gerar fenômenos pelos quais indiretamente poderemos analisar a matéria escura e obter dados mais seguros sobre seus atributos.

Distorção do espaço tempo por um buraco negro supermassivo no centro galáctico. Crédito: Felipe Esquivel Reed.

Candidatos à matéria escura

A matéria escura seria formada pelas chamadas WIMPs, de tipos variados, algumas delas constantemente se anulando mutuamente e decaindo em outras formas quando colidem. E estes dois caminhos terminam justamente com a produção de raios gama na faixa de energia do excesso observado pelo telescópio Fermi, mas não ha certeza de que ele seja proveniente da matéria escura.

Os candidatos teóricos mais populares à matéria escura não bariônica são: os axiôns, os neutrinos estéreis e as partículas massivas que interagem fracamente, do inglês WIMPs ( weak interacting massive parcticle ou partículas massivas de interação fraca). É também possível que uma pequena parte da matéria escura seja bariônica, existentes em forma objetos massivos compactos, que por emitirem pouca radiação são difíceis de serem detectados.

Os cientistas acreditam que a grande maioria do Universo é na verdade feita dessa Matéria Escura invisível, em vez da matéria ordinária, eles ainda relutam em teorizar, resumindo, não sabem o que é essa Matéria Escura.

O mais aceito mesmo é de que a matéria escura seja feito de neutrinos. Colisões entre neutrinos devem produzir um grande número de pósitrons de alta energia. Se poderá comprovar se a Matéria Escura é feita de neutrinos procurando por esse excesso de pósitrons de alta energia. Existem tentativas de solucionar o problema da matéria escura propondo-se alterações na gravitação, no entanto, até o momento, nenhuma delas obteve grande sucesso. Possivelmente o que está acelerando a expansão do universo seja justamente este enorme adicional de matéria que circunda as galáxias.