O lado escuro do Universo

Ao observar em 1933 o enxame de galáxias de Coma o astrofísico Fritz Zwicki verificou que este possuía cerca de 400 vezes mais massa do que a estimada a partir do brilho das suas galáxias. Anos mais tarde, em 1975, a astrónoma Vera Rubin descobriu que a maior parte das estrelas numa galáxia espiral orbitam em torno do núcleo galáctico praticamente à mesma velocidade independentemente da sua distância ao centro. Este resultado sugere que grande parte da massa dessas galáxias está contida num halo escuro (mais ou menos esférico)  que as envolve. A esta matéria, que afecta a dinâmica das galáxias e dos enxames de galáxias, mas que não emite aparentemente qualquer luz, deu-se o nome de matéria escura. Passados todos estes anos continuamos sem saber o que é na realidade a matéria escura. Entre os candidatos encontram-se as anãs castanhas, anãs brancas, anãs vermelhas, estrelas de neutrões, planetas e, claro está, os buracos negros. No entanto, os estudos revelam que apenas uma pequena fracção da matéria escura pode consistir deste tipo de objectos. Assim, a composição da maior fatia da matéria escura ainda é uma incógnita para nós. Entre os candidatos em estudo actualmente encontram-se os axiões e as WIMPs (partículas previstas em modelos teóricos mas que ainda não foram detectadas experimentalmente apesar dos esforços feitos nesse sentido).

Figura 1 - Mapa da matéria escura em Abell 901b (parte do super-enxame de galáxias Abell 901/902). As formas longas ou mais ou menos arredondadas e em tom amarelado são galáxias. A mancha em magenta representa a distribuição de matéria escura (naturalmente, aqui, em cores falsas) - NASA, ESA (http://hubblesite.org/gallery/album/entire/pr2008003b/).

Sabemos que o Universo está em expansão em resultado de uma grande explosão designada por Big Bang que teve lugar há cerca de 13.7 mil milhões de anos. Como é natural, quando se dá uma explosão, à medida que o tempo vai passando os fragmentos resultantes da explosão afastam-se cada vez mais lentamente da região central. Até há bem pouco tempo pensávamos que o mesmo acontecia com o Universo, ou seja, pensávamos que a expansão do Universo decorria a um ritmo cada vez mais lento. No entanto, observações de supernovas distantes, efectuadas no final dos anos 90 do século XX, sugeriram que a expansão do universo está acelerando e não o contrário. As observações sugerem a existência de uma energia com pressão negativa que actua contra a força de gravidade. A essa energia deu-se o nome de energia escura, desconhecendo-se, actualmente, completamente qual a sua natureza.

Figura 2 - O Universo é composto essencialmente por energia escura (mais de 70%) e matéria escura (cerca de 25%).
(http://www.lsst.org/lsst/public/dark_energy)

A palavra escura é aqui utilizada com dois significados distintos. No caso da matéria escura queremos dizer que se trata de matéria muito pouco (ou mesmo nada) luminosa e, portanto, escura. Para além disso fazemos alguma ideia do que possa ser a matéria escura. Por sua vez no caso da energia escura a palavra escura revela a nossa completa ignorância (neste momento) sobre a sua verdadeira natureza.

Laurindo Sobrinho

( Março 2011 )