O astrônomo americano Carl Sagan dizia que nós somos poeira das estrelas. Os elementos dos quais somos compostos, como o carbono, o nitrogênio e o oxigênio, vieram dos restos mortais de estrelas que existiram antes da formação do nosso Sistema Solar, há aproximadamente 5 bilhões de anos. Quando estrelas morrem, explosões gigantescas espalham a sua matéria através do espaço interestelar. Pois é essa matéria que, fazendo parte da Terra, é encontrada em nossos ossos e órgãos.
O interessante é que essa matéria, composta de prótons, nêutrons e elétrons, não tem muita relevância cósmica. Sem dúvida, é ela que compõe as estrelas e nuvens de gás que observamos pelo Universo afora. Mas esse tipo comum de matéria, que é chamada de matéria bariônica, não consiste em mais do que 1/6 da matéria total existente no Universo. A maior parte não tem nada a ver com a matéria da qual nós somos feitos. Não é composta de prótons e elétrons e não forma astros luminosos, como estrelas.
Nós só percebemos a sua existência através da atração que ela exerce sobre a matéria luminosa comum. Por isso, esse tipo exótico de matéria é conhecido como matéria escura. Um dos grandes desafios da física moderna é desvendar a natureza dessa matéria. Se ela não é feita de átomos comuns, do que é feita?Antes de abordarmos essa questão, vale notar que planetas, asteróides, ou outros astros que não produzem a própria luz (como fazem as estrelas), mesmo se feitos de átomos comuns, também são matéria escura. Eles são considerados matéria escura bariônica, menos interessante e já incluída no 1/6 mencionado acima.
Portanto, quando falamos em matéria escura exótica, nos referimos àquela que não é composta de prótons e elétrons, os outros 5/6 da matéria cósmica, de composição desconhecida.A maior pista que temos da existência de matéria escura é obtida quando se observa como as galáxias giram. Como tudo mais no cosmo, galáxias também giram em torno de seu eixo central. A velocidade de rotação é medida observando-se a luz de estrelas posicionadas a distâncias variáveis do centro.
Se a galáxia fosse feita de matéria bariônica comum, a velocidade chegaria a um valor máximo a uma certa distância, e cairia em direção à borda. O que se observa é que a velocidade cresce e chega a um valor aproximadamente constante, sem diminuir na proximidade da borda. A explicação mais plausível é que existe mais matéria na galáxia do que a que produz luz. Essa matéria escura circunda a galáxia como um véu invisível, cuja massa altera a sua velocidade de rotação.
As observações confirmam que todos os tipos de galáxia têm esse comportamento. A matéria escura está por toda parte.Uma das teorias mais aceitas é que essa matéria escura é composta por partículas submicroscópicas exóticas, muito diferentes dos prótons e elétrons que formam os átomos normais.
Caso isso seja verdade, deveria ser possível detectá-las aqui na Terra, na medida em que nosso planeta passeia pelo véu de matéria escura circundando a galáxia. Vários grupos de pesquisa, incluindo um na Universidade da Califórnia em Berkeley e outro na montanha de Gran Sasso, na Itália, vêm caçando essas partículas exóticas, até o momento sem sucesso. (Houve um alarme falso há um tempo na Itália, que causou grande alvoroço na comunidade científica.)A idéia é ter um detector de partículas, feito de cristais de germânio (material que se usa também em chips de computador) mantidos a baixíssimas temperaturas.
O detector possui uma superfície coletora, como uma rede, que tem a probabilidade de absorver um certo número de partículas de matéria escura por mês.Quando a partícula se choca com os núcleos dos átomos de germânio, ela faz eles vibrarem e sua energia de movimento é transformada em energia de vibração do cristal. Por sua vez, essa energia de vibração é transformada em energia térmica.
Dessas variações pode-se obter a direção original da partícula e a sua massa. Segundo os caçadores de matéria escura, uma detecção decisiva ocorrerá em breve. Nesse caso, a astrofísica estará abrindo uma nova janela para a física de partículas, numa belíssima união do micro com o macro. No meio-tempo, a matéria escura continua obscura.
O interessante é que essa matéria, composta de prótons, nêutrons e elétrons, não tem muita relevância cósmica. Sem dúvida, é ela que compõe as estrelas e nuvens de gás que observamos pelo Universo afora. Mas esse tipo comum de matéria, que é chamada de matéria bariônica, não consiste em mais do que 1/6 da matéria total existente no Universo. A maior parte não tem nada a ver com a matéria da qual nós somos feitos. Não é composta de prótons e elétrons e não forma astros luminosos, como estrelas.
Nós só percebemos a sua existência através da atração que ela exerce sobre a matéria luminosa comum. Por isso, esse tipo exótico de matéria é conhecido como matéria escura. Um dos grandes desafios da física moderna é desvendar a natureza dessa matéria. Se ela não é feita de átomos comuns, do que é feita?Antes de abordarmos essa questão, vale notar que planetas, asteróides, ou outros astros que não produzem a própria luz (como fazem as estrelas), mesmo se feitos de átomos comuns, também são matéria escura. Eles são considerados matéria escura bariônica, menos interessante e já incluída no 1/6 mencionado acima.
Portanto, quando falamos em matéria escura exótica, nos referimos àquela que não é composta de prótons e elétrons, os outros 5/6 da matéria cósmica, de composição desconhecida.A maior pista que temos da existência de matéria escura é obtida quando se observa como as galáxias giram. Como tudo mais no cosmo, galáxias também giram em torno de seu eixo central. A velocidade de rotação é medida observando-se a luz de estrelas posicionadas a distâncias variáveis do centro.
Se a galáxia fosse feita de matéria bariônica comum, a velocidade chegaria a um valor máximo a uma certa distância, e cairia em direção à borda. O que se observa é que a velocidade cresce e chega a um valor aproximadamente constante, sem diminuir na proximidade da borda. A explicação mais plausível é que existe mais matéria na galáxia do que a que produz luz. Essa matéria escura circunda a galáxia como um véu invisível, cuja massa altera a sua velocidade de rotação.
As observações confirmam que todos os tipos de galáxia têm esse comportamento. A matéria escura está por toda parte.Uma das teorias mais aceitas é que essa matéria escura é composta por partículas submicroscópicas exóticas, muito diferentes dos prótons e elétrons que formam os átomos normais.
Caso isso seja verdade, deveria ser possível detectá-las aqui na Terra, na medida em que nosso planeta passeia pelo véu de matéria escura circundando a galáxia. Vários grupos de pesquisa, incluindo um na Universidade da Califórnia em Berkeley e outro na montanha de Gran Sasso, na Itália, vêm caçando essas partículas exóticas, até o momento sem sucesso. (Houve um alarme falso há um tempo na Itália, que causou grande alvoroço na comunidade científica.)A idéia é ter um detector de partículas, feito de cristais de germânio (material que se usa também em chips de computador) mantidos a baixíssimas temperaturas.
O detector possui uma superfície coletora, como uma rede, que tem a probabilidade de absorver um certo número de partículas de matéria escura por mês.Quando a partícula se choca com os núcleos dos átomos de germânio, ela faz eles vibrarem e sua energia de movimento é transformada em energia de vibração do cristal. Por sua vez, essa energia de vibração é transformada em energia térmica.
Dessas variações pode-se obter a direção original da partícula e a sua massa. Segundo os caçadores de matéria escura, uma detecção decisiva ocorrerá em breve. Nesse caso, a astrofísica estará abrindo uma nova janela para a física de partículas, numa belíssima união do micro com o macro. No meio-tempo, a matéria escura continua obscura.
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2 comentários:
Do arquivo da folha de sp (pra mostrar que o debate eh antigo):
Folha de São Paulo, domingo, 12 de outubro de 1997.
Matéria escura do Universo ainda é um mistério
MARCELO GLEISER
especial para a Folha De que é feito o Universo?
No século 6º a.C., Tales de Mileto, que segundo Aristóteles foi o primeiro filósofo da Grécia antiga, argumentou que a substância fundamental do cosmos é a água. Essa resposta, à primeira vista absurda, deve ser interpretada metaforicamente; água tem a capacidade de se transformar, representando para Tales o caráter dinâmico da natureza.
Passados 2.500 anos, continuamos a nos debater com a mesma pergunta. Claro, progredimos muito desde os dias de Tales. Sabemos que há 92 elementos químicos estáveis na natureza, feitos de átomos, e que esses átomos se combinam para formar as moléculas. Sabemos também que os mesmos elementos químicos encontrados na Terra são encontrados em outras partes do Universo, seja em planetas, estrelas, ou nuvens de gás interestelar. Mas será que é só isso?
Não! Assim como um sistema solar consiste de (pelo menos) uma estrela e planetas atraídos pela gravidade, um "aglomerado de galáxias" é um grupo de galáxias atraídas dessa forma também.
Na década de 30, Fritz Zwicky, um astrônomo suíço trabalhando nos Estados Unidos, observou que as velocidades das galáxias em aglomerados de galáxias eram muito maiores do que elas deveriam ser.
Para explicar esse efeito, Zwicky calculou que a massa do aglomerado deveria ser pelo menos dez vezes maior do que a massa da matéria visível no aglomerado, ou seja, as estrelas e o gás pertencentes às galáxias.
Que tipo de matéria "extra", invisível, compõe a massa do aglomerado? Zwicky iniciou um debate que está aberto até hoje. Essa matéria que nós não podemos ver, mas que atua por meio da gravidade na dinâmica do aglomerado, é chamada de "matéria escura".
Mais recentemente, se mostrou que a matéria escura também está presente em galáxias individuais. A quantidade estimada varia segundo o tipo de galáxia (espiral, elíptica etc.), mas os números também são em torno de dez vezes mais matéria escura do que matéria capaz de gerar luz.
Tanto planetas -que não geram sua própria luz- quanto anãs marrons -estrelas tão leves que não podem iniciar os processos de fusão nuclear que geram luz- contribuem para a quantidade total de matéria escura em uma galáxia ou em um aglomerado de galáxias.
Mas o mistério da matéria escura está longe de ser resolvido. Por mais planetas e anãs marrons que possamos encontrar, não encontraremos dez vezes mais massa dessa forma do que em estrelas luminosas.
Vários outros candidatos foram propostos, certamente muito mais exóticos do que planetas. Por exemplo, é possível que grande parte da matéria escura seja na forma de buracos negros, os restos deixados por estrelas maciças ao se extinguirem, ou por neutrinos com massa, partículas que participam de processos radiativos, mas que tradicionalmente (e, até o momento, experimentalmente) não têm massa.
Mas segundo estimativas teóricas, nem mesmo buracos negros ou neutrinos maciços podem resolver o mistério da massa escura. Novas partículas -diferentes dos elétrons, prótons e nêutrons, que compõem os átomos- foram propostas como possíveis candidatas. Caso elas existam, 90% a 99% da massa do Universo pode ser composta de matéria que não tem nada a ver com a que compõe as estrelas, planetas ou seres humanos.
Seria o triunfo final da revolução copernicana, que nos séculos 16 e 17 determinou que o Sol, e não a Terra, é o centro do Universo. Se a matéria escura for mesmo composta de matéria exótica, não só não somos o centro do Universo, como também não somos nem feitos da matéria que domina sua composição e dinâmica.
Marcelo Gleiser é professor de física teórica do Dartmouth College, em Hanover, New Hampshire (Estados Unidos), e autor do livro "A Dança do Universo"
Tem mais de 10 anos que se sabe disso e ninguem arrumou uma NESGA de soluçao!
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