12.807 – Astronomia: Na pista da misteriosa matéria escura


materia escura
É desconcertante: a imensa maioria da matéria do Universo é feita de algo que não sabemos o que é. Ela não forma átomos, nem interage com eles. Por falta de termo melhor, nós a chamamos de matéria escura.
O que assusta é a quantidade. Para cada quilo de matéria normal no Universo, há mais de cinco quilos de matéria escura. Na real, esse componente misterioso forjou os alicerces do cosmos, produzindo as concentrações que serviriam de sementes para as futuras galáxias.
Um estudo recém-realizado em Cambridge se concentrou numa faixa de estrelas na orla exterior da Via Láctea e encontrou falhas que podem ser explicadas pela passagem de uma nuvem de matéria escura, com massa total milhões de vezes maior que a do Sol. Se for isso mesmo, a descoberta sugere que as partículas que a compõem devem ser mais pesadas e lentas do que se imaginava.
Noutra frente de pesquisa, um detector instalado a bordo da Estação Espacial Internacional capta, desde 2011, traços que podem ser resultado da aniquilação de partículas de matéria escura — mais uma pista. E, claro, sempre há a esperança de que o maior acelerador de partículas do mundo, o LHC, possa detectar novas partículas hoje desconhecidas e coloque ponto final ao mistério.

12.565 – Universo – Do que a matéria escura é feita?


galáxia ngc 2442
Galáxia NGC 2442

Mesmo tendo sido citada pela primeira vez por astrônomos há quase 100 anos, a matéria escura continua sendo um mistério.
Apesar de ela não ser observável, é possível calcular seus efeitos gravitacionais sobre os movimentos de galáxias e outros corpos celestes. Um dos grandes desafios dos pesquisadores é descobrir do que ela é constituída.
Essa matéria hipotética formaria aproximadamente 27% da massa e energia no universo observável. Atualmente os cientistas sabem mais a respeito do que a matéria escura não é do que sobre o que ela é de fato. Em primeiro lugar, como ela é escura, eles sabem que ela não consiste da mesma matéria de estrelas e planetas. Eles também sabem que ela não é feita de átomos chamados bárions, que compõem a matéria luminosa. Por último, eles têm certeza de que ela não se trata de antimatéria. Uma das principais teorias dos físicos para tentar explicar do que a substância é feita, diz respeito a partículas conhecidas como Weakly Interacting Massive Particles (Partículas Maciças de Interação Fraca, em tradução livre), as WIMPs. Elas teriam entre 1 e mil vezes a massa de um próton e fariam interações entre elas somente por meio da força fraca, que é responsável pelo decaimento radioativo.
O problema é que ainda há dúvidas a respeito da existência das WIMPs. Inúmeros experimentos estão sendo realizados para provar que ela existe estão sendo realizado ao redor do mundo, inclusive no LHC, o Grande Colisor de Hádrons. Caso não seja possível comprovar a existência das WIMPS, os cientistas terão que partir para uma nova hipótese para explicar do que a matéria escura é feita. O mistério não tem data para ser desvendado.

11.155 – Matéria Escura Causou Extinções em Massa


A Terra já passou por múltiplos de eventos de extinção em massa. O mais famoso deu fim aos dinossauros – a extinção do Cretáceo-Paleogeno, ou K-Pg. A catástrofe foi tão grande que até deu origem a um filme com o nome errado, mas não foi a pior que já aconteceu por aqui. A passagem do Permiano-Triássico, há 251 milhões anos, ganhou o apelido de A Grande Morte. Nela, desapareceram cerca de 90% das espécies de animais e plantas (as baratas sobreviveram).
Uma nova pesquisa afirma que esses ciclos de destruição podem ter sua causa no espaço, com a vilã sendo a misteriosa matéria escura. A possibilidade foi levantada em um estudo do biólogo Michael Rampino, da Universidade de Nova York.
O Sol – e, junto com ele, a Terra e o resto do Sistema Solar – gira em torno do centro da Via Láctea uma vez a cada 250 milhões de anos. Mas esse não é o único movimento que ele faz. Ao mesmo tempo, a estrela também se move para cima e para baixo, de forma perpendicular ao “prato” da galáxia. É como se estivéssemos num vinil rodando constantemente, mas ao mesmo tempo atravessando-o verticalmente, do lado A para o lado B, e depois do B para o A.

mir

O cientista notou que os períodos em que ocorrem as grandes extinções correspondem às épocas em que passamos pelo centro do disco (mais ou menos ali no ponto laranja da imagem acima). E, no centro, as coisas são mais nervosas que na periferia. Segundo diversos cálculos de astrofísicos, citados pelo cientista, há uma concentração maior de matéria escura nessa área.
Rampino propõe então que, quando o Sol atravessa o centro do disco galáctico, os cometas na Nuvem de Oort podem acabar desviados em direção a Terra, por influência da matéria escura. Bye-bye dinos.
Mas não é só. A matéria escura pode penetrar e se acumular no núcleo terrestre, colidindo e aniquilando a si própria, causando um grande aquecimento. Isso se acumula ao longo de milhões de anos, até resultar em massivas explosões vulcânicas, inversões no campo magnético, mudanças no nível dos mares e mesmo a criação de montanhas, pelo movimento das placas tectônicas. Esses cataclismos geológicos não caem muito bem para a maioria das espécies vivas, e poucas delas conseguem se adaptar. Essa teria sido a causa de várias extinções que não envolveram cometas.
A esta altura, você provavelmente está se perguntando quando foi a última vez em que a Terra passou pelo centro do disco galáctico. “Há 2 ou 3 milhões de anos”, afirma Rampino, em entrevista ao Supernovas. Por essa época, ocorreu a extinção do Plioceno-Pleistoceno, que salvou a humanidade – que ainda estava descobrindo como bater uma pedra na outra – de conviver com maravilhas da evolução como o megalodon e as aves do terror.
Só que não termina por aí. Ainda estamos vivendo a Extinção do Quaternário, que tirou da jogada criaturas bem mais simpáticas, como o mamute, o tigre dentes de sabre e a preguiça gigante. Ainda que a causa mais comumente apontada seja o próprio ser humano, Rampino não descarta a influência galáctica. “Ainda estamos no disco central. A extinção do Plioceno pode ter sido o anúncio para uma tempestade de cometas no presente”, diz. “Mas o ponto principal é que a atividade geológica interna do planeta pode ser impulsionada pelo acúmulo de matéria negra no núcleo”.

11.140 – Perguntas sem Respostas – Qual é a natureza da matéria e da energia escura?


matéria

Nada mais nada menos do que 96% do nosso universo é feito de coisas que não sabemos muito bem o que são: aproximadamente 70% é constituído de energia negra, enquanto 26% corresponde à matéria negra (sim, sobram apenas
4% para todo o resto como estrelas, planetas, seres humanos, nossas casas, nossa comida etc).
A matéria e a energia escuras são, de uma maneira geral, soluções propostas para explicar alguns fenômenos gravitacionais e, até onde sabemos, são coisas distintas. O enigma vem do fato de que só sabemos de sua existência por meios indiretos, ao observar seus efeitos sobre o universo e ao tentar deduzir suas propriedades a partir deles.
Nada mais nada menos do que 96% do nosso universo é feito de coisas que não sabemos muito bem o que são: aproximadamente 70% é constituído de energia negra, enquanto 26% corresponde à matéria negra (sim, sobram apenas
4% para todo o resto como estrelas, planetas, seres humanos, nossas casas, nossa comida etc).
A matéria e a energia escuras são, de uma maneira geral, soluções propostas para explicar alguns fenômenos gravitacionais e, até onde sabemos, são coisas distintas. O enigma vem do fato de que só sabemos de sua existência por meios indiretos, ao observar seus efeitos sobre o universo e ao tentar deduzir suas propriedades a partir deles.
Nada mais nada menos do que 96% do nosso universo é feito de coisas que não sabemos muito bem o que são: aproximadamente 70% é constituído de energia negra, enquanto 26% corresponde à matéria negra (sim, sobram apenas
4% para todo o resto como estrelas, planetas, seres humanos, nossas casas, nossa comida etc).
A matéria e a energia escuras são, de uma maneira geral, soluções propostas para explicar alguns fenômenos gravitacionais e, até onde sabemos, são coisas distintas. O enigma vem do fato de que só sabemos de sua existência por meios indiretos, ao observar seus efeitos sobre o universo e ao tentar deduzir suas propriedades a partir deles.

11.086 – Astrofísica – O que explica a rotação das galáxias?


Imagem galática do Hubble
Imagem galática do Hubble

Galáxias apresentam um movimento de rotação que pressupõe certa quantidade de matéria, para que a gravidade mantenha o conjunto coeso. No final dos anos 70, porém, a astrônoma Vera Rubin, do Instituto Carnegie, dos EUA, descobriu que a quantidade de matéria visível nas galáxias não chegava nem perto da necessária para produzir essa gravidade. Uma explicação proposta foi a existência de uma esquisitíssima e invisível “matéria escura”. Partículas chamadas neutrinos contariam como “matéria escura”, mas seriam apenas parte dela. O resto, especula-se sobre o que possa ser. Por mais que os cientistas ajeitem a conta, faltam uns bons 30% de matéria nas galáxias. Ou estão erradas nossas idéias sobre como funcionam a gravitação e a aceleração em escala galáctica. Essa é a proposta da teoria Mond, sigla em inglês para dinâmica newtoniana modificada. Seu autor, o israelense Mordechai Milgron, acha mais razoável esquecermos a tal “matéria escura” e revermos as leis de Newton.

10.979 – Astrofísica – O que é matéria escura?


É uma parte do Universo que os astrônomos sabem que existe, mas ainda não sabem exatamente o que seja. É matéria, porque se consegue medir sua existência por meio da força gravitacional que ela exerce. E é escura, porque não emite nenhuma luz. Essa segunda propriedade é justamente o que dificulta seu estudo. Todas as observações de corpos no espaço são feitas a partir da luz ou de outro tipo de radiação eletromagnética emitida ou refletida pelos astros. Como a matéria escura não faz nenhuma dessas coisas, é “invisível”. Ainda assim, sabe-se que ela está lá. Na década de 1930, o astrônomo Fritz Zwicky, um húngaro radicado nos Estados Unidos, calculou a massa de algumas galáxias e percebeu que ela era 400 vezes maior do que sugeriam as estrelas observadas! A diferença está justamente na massa de matéria escura. E quanta diferença! Pelas contas do professor Fritz, você deve ter percebido que ela não é apenas um detalhe na composição do Universo, e, sim, seu principal ingrediente. Hoje em dia, calcula-se que el corresponda a mais ou menos 95% do Universo. É como se todas as galáxias que conhecemos atualmente fossem apenas alguns pedacinhos de chocolate encravados no grande bolo do Universo. Existem várias teorias sobre o que seria a tal massa escura. O mais provável é que ela seja feita de partículas subatômicas, menores que nêutrons, prótons e elétrons e ainda indetectáveis pelos atuais instrumentos de medição dos cientistas. Para terminar, vale um esclarecimento: apesar da semelhança no nome, matéria escura não tem nada a ver com buraco negro. “A massa escura é um componente do Universo, sem luz, enquanto o buraco negro é um objeto astrofísico com um campo gravitacional tão forte que não deixa nem mesmo a luz escapar”.

10.171 – Simulação digital recria evolução do cosmo com detalhes


cosmos
Seis números predeterminados e um conjunto de equações, rodando por três meses em computador, produziram a simulação mais realista já feita da evolução do Universo.
Os resultados, publicados na revista científica “Nature”, representam um sucesso retumbante da cosmologia. Pode-se pegar um Universo-bebê, com menos de 0,09% da idade atual, e fazê-lo evoluir no computador até os tempos atuais.
No geral, os resultados são bem fiéis às observações astronômicas, dando suporte a um modelo específico de composição do Universo, que inclui as misteriosas matéria e energia escuras. Ajuda, portanto, a esclarecer o que elas são -um dos maiores enigmas da cosmologia atual.
Pela primeira vez, uma simulação conseguiu observar fenômenos das maiores escalas, como as estruturas em formas de filamentos formadas por aglomerados de galáxias, e também coisas relativamente pequenas, como o surgimento, o formato e a composição de galáxias individuais.
Uma simulação desse tipo, que reproduz com precisão as observações astronômicas, cria uma enorme confiança de que os modelos cosmológicos mais aceitos estão no caminho certo para explicar a evolução do Universo.
lado escuro
O trabalho corrobora o modelo chamado Lambda-CDM, que combina os efeitos da energia escura e da matéria escura para explicar os fenômenos observados.
Essas duas entidades misteriosas, ao que tudo indica, respondem por 95% do total de energia e matéria do Universo. Os outros 5% são a chamada matéria bariônica (aquela que faz planetas, pessoas e tudo aquilo que se pode observar diretamente).
Sem levar em conta seus efeitos, é praticamente impossível obter sucesso nas simulações. Afinal de contas, a energia escura se apresenta como uma força que age como uma espécie de antigravidade, acelerando a expansão do Universo. Já a matéria escura, que não interage com a luz, explica a rotação das galáxias e complementa o inventário total de conteúdo do Universo.
O fato de que a simulação consegue chegar a um Cosmo virtual muito parecido com o nosso é sinal de que esse modelo em particular é sólido.

10.053 – Outra Teoria – Cometa desviado por disco de matéria escura pode ter matado dinossauros


dinossauro cometa

Uma nova teoria sugere uma inusitada conexão entre a extinção dos dinossauros e a distribuição da misteriosa matéria escura, que compõe 85% da massa do Universo mas não interage com a matéria comum que nos cerca.
Lisa Randall e Matthew Reece, físicos da Universidade Harvard, em Cambridge (EUA), sugerem que o evento responsável por aniquilar aqueles animais gigantes pode ter sido um cometa cuja órbita foi desviada pela matéria escura.
A colisão que marcou o fim dos dinossauros ocorreu há 65 milhões de anos. Esse impacto, que deixou sinais de uma enorme cratera no México, não foi o único da época. Segundo os físicos, é possível que uma chuva de cometas –uns maiores, outros menores– tenha ocorrido então. E pode ser que isso esteja castigando a Terra a cada 35 milhões de anos.
O fenômeno se explica porque o Sistema Solar se move em uma trajetória ondulada ao longo da Via Láctea e pode estar atravessando um disco de matéria escura concentrada no plano de nossa galáxia. A cada travessia, cometas posicionados na nuvem de Oort –a última zona orbital do Sistema Solar, além de Plutão– seriam lançados na direção de planetas mais próximos ao Sol, como a Terra.
Em estudo já aceito para publicação na revista “Physiscal Review Letters”, os autores dizem que a evidência estatística para a teoria não chega a ser acachapante, mas ainda assim é sedutora.
Registros de crateras com mais de 20 km de diâmetro mostram que impactos de grandes objetos até podem ter uma distribuição temporal aleatória. A teoria que prevê chuva periódica de cometas, porém, tem chance três vezes maior de explicar o histórico geológico de crateras.
Mesmo especulativa, a ideia de Randall –autora do best-seller “Batendo à Porta do Céu”, recém-lançado no Brasil– foi bastante comentada nas últimas semanas entre físicos teóricos. É difícil dizer se a mesma hipótese, partindo de um físico obscuro, teria conquistado status.
Um dos problemas com a teoria é que ninguém sabe se o tal disco de matéria escura de fato existe. Astrônomos estão seguros de que há um bocado de matéria escura na galáxia, mas não sabem muito bem como ela se distribui.
Estruturas cósmicas em forma de disco costumam se formar quando os corpos que a compõem perdem parte da energia. Essa “dissipação de energia” é um conhecido fenômeno da matéria comum. Elétrons acelerados emitem uma forma de radiação, por exemplo, dissipando energia.
A entidade descrita por Randall e Reece é “uma matéria escura exótica com certa autointeração capaz de conferir a ela uma distribuição mais semelhante à matéria bariônica [matéria ordinária]”, segundo Rodrigues.
Independentemente da natureza do tipo de entidade que o compõe, o disco de matéria escura, caso exista, terá sua presença detectada pelo telescópio espacial Gaia, que passará os próximos cinco anos mapeando a Via Láctea.

9868 – Astrofísica – O que é matéria escura?


É uma parte do Universo que os astrônomos sabem que existe, mas ainda não sabem exatamente o que seja. É matéria, porque se consegue medir sua existência por meio da força gravitacional que ela exerce. E é escura, porque não emite nenhuma luz. Essa segunda propriedade é justamente o que dificulta seu estudo. Todas as observações de corpos no espaço são feitas a partir da luz ou de outro tipo de radiação eletromagnética emitida ou refletida pelos astros. Como a matéria escura não faz nenhuma dessas coisas, é “invisível”. Ainda assim, sabe-se que ela está lá. Na década de 1930, o astrônomo Fritz Zwicky, um húngaro radicado nos Estados Unidos, calculou a massa de algumas galáxias e percebeu que ela era 400 vezes maior do que sugeriam as estrelas observadas! A diferença está justamente na massa de matéria escura. E quanta diferença! Pelas contas do professor Fritz, você deve ter percebido que ela não é apenas um detalhe na composição do Universo, e, sim, seu principal ingrediente. Hoje em dia, calcula-se que el corresponda a mais ou menos 95% do Universo. É como se todas as galáxias que conhecemos atualmente fossem apenas alguns pedacinhos de chocolate encravados no grande bolo do Universo. Existem várias teorias sobre o que seria a tal massa escura. O mais provável é que ela seja feita de partículas subatômicas, menores que nêutrons, prótons e elétrons e ainda indetectáveis pelos atuais instrumentos de medição dos cientistas. Para terminar, vale um esclarecimento: apesar da semelhança no nome, matéria escura não tem nada a ver com buraco negro. “A massa escura é um componente do Universo, sem luz, enquanto o buraco negro é um objeto astrofísico com um campo gravitacional tão forte que não deixa nem mesmo a luz escapar”.

7962 – Astronomia – Possível sinal de matéria escura é detectado


Um experimento de raios cósmicos na Estação Espacial Internacional pode ter obtido a chave para resolver o mistério da matéria escura.
O grupo responsável pelo equipamento, que opera no espaço desde maio de 2011, apresentou ontem, no Cern (Centro Europeu para Pesquisa Nuclear), seus primeiros resultados científicos.
Fruto de 18 meses de observação de raios cósmicos, o trabalho achou um excesso de pósitrons, partículas em tudo iguais aos conhecidos elétrons, mas com carga positiva em vez de negativa.

Estação Espacial Internacional
Estação Espacial Internacional

Componentes da chamada antimatéria, os pósitrons são raros e só podem aparecer quando produzidos por algum evento ocorrido na própria Via Láctea.
Especula-se que esses detectados pelo instrumento tenham sido gerados pela colisão de partículas de matéria escura nas bordas da galáxia.
Se for esse o caso, será possível usar sua prevalência para discriminar entre as várias teorias sobre este que é um dos maiores mistérios da física moderna: do que seria feita essa substância presente nas regiões mais externas das galáxias e que não pode ser detectada diretamente, pelo simples fato de não interagir com a matéria convencional, exceto pela gravidade.

Muitas dúvidas ainda…
Contudo, ainda não há certeza de que os pósitrons captados pelo instrumento, chamado AMS (Espectrômetro Magnético Alfa), tenham origem na colisão de partículas de matéria escura.
“Nos próximos meses, o AMS será capaz de nos dizer se esses pósitrons são um sinal da matéria escura ou se eles têm outra origem”, afirma Samuel Ting, pesquisador do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) e um dos autores do estudo, publicado no periódico “Physical Review Letters”.
Uma possibilidade mais prosaica para explicar o excesso de pósitrons seria imaginar que eles são formados nos arredores de pulsares (cadáveres de estrela de alta massa) e então ejetados a grandes velocidades.
Quanto mais energia tem o pósitron, mais raro ele é, por isso é preciso muito tempo de observação para detectar essas partículas em quantidade suficiente para obter significância estatística.
A boa notícia é que o AMS deve continuar operando por mais de uma década, tempo de sobra para resolver de uma vez por todas o enigma da matéria escura –ou não.