As 11 maiores perguntas sem resposta sobre a matéria escura
Na década de 1930, um astrônomo suíço chamado Fritz Zwicky fez uma descoberta notável. Ele percebeu que as galáxias em um agrupamento distante se moviam a velocidades superiores às esperadas, considerando a massa visível que possuíam. Essa observação levou Zwicky a sugerir a existência de uma substância invisível, que ele nomeou de “matéria escura”, influenciando gravitacionalmente essas galáxias.
Pesquisas subsequentes reforçaram a ideia de que a matéria escura está amplamente espalhada pelo universo, sendo seis vezes mais prevalente do que a matéria comum, que constitui elementos como estrelas e seres humanos. Contudo, apesar da sua presença ubíqua no cosmos, o entendimento científico sobre a matéria escura permanece limitado. Existem várias questões cruciais sobre a matéria escura ainda sem resposta.
Identidade da Matéria Escura
A composição exata da matéria escura é um dos grandes mistérios da ciência moderna. Hipóteses iniciais sugeriam que ela poderia ser composta por estrelas pequenas e buracos negros, mas observações detalhadas não encontraram quantidade suficiente desses objetos para justificar os efeitos atribuídos à matéria escura. Atualmente, a teoria mais aceita é que ela seja formada por uma partícula teórica chamada ‘Partícula Maciça de Interação Fraca’ (WIMP, na sigla em inglês), que se assemelharia a um nêutron, mas seria de 10 a 100 vezes mais pesada que um próton.
Detecção da Matéria Escura
Se a matéria escura for composta por WIMPs, sua natureza elusiva e quase indetectável levanta a questão de por que ainda não foram encontradas. Embora sua interação com a matéria comum seja mínima, existe uma pequena possibilidade de colisão entre partículas de matéria escura e partículas comuns, como prótons ou elétrons. Várias experiências foram realizadas para observar tais interações, mas até agora nenhuma conseguiu resultados conclusivos. Inclusive, pesquisas recentes do experimento chinês PandaX não detectaram WIMPs, sugerindo que as partículas de matéria escura podem ser menores ou possuir propriedades diferentes das esperadas.
Diversidade de Partículas da Matéria Escura
Assim como a matéria comum, composta por uma variedade de partículas (prótons, elétrons, neutrinos, múons, píons), a matéria escura pode também ser formada por múltiplos tipos de partículas. Há especulações sobre a existência de prótons e elétrons escuros, que poderiam formar átomos escuros.
Forças da Matéria Escura
Além de partículas adicionais, existe a possibilidade de que a matéria escura experimente forças análogas às sentidas pela matéria comum. Alguns pesquisadores buscam por “fótons escuros”, que seriam semelhantes aos fótons trocados entre partículas comuns, gerando a força eletromagnética, mas que seriam sentidos apenas por partículas de matéria escura.
Axions como Matéria Escura
Com a perda de popularidade dos WIMPs, outras partículas de matéria escura começam a ganhar destaque. Uma das substitutas líderes é uma partícula hipotética conhecida como axion, extremamente leve, podendo ser muito menos massiva que um próton. Experimentos atuais buscam por axions, que poderiam formar objetos semelhantes a estrelas e emitir radiação detectável, semelhante a fenômenos conhecidos como explosões rápidas de rádio.
Propriedades da Matéria Escura
A descoberta da matéria escura ocorreu através de suas interações gravitacionais com a matéria comum, sugerindo que esta é sua principal forma de interação no universo. Algumas teorias propõem que as partículas de matéria escura poderiam ser suas próprias antipartículas, o que levaria à sua aniquilação mútua ao se encontrarem. O experimento Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) na Estação Espacial Internacional está investigando essa possibilidade.
Presença da Matéria Escura em Todas as Galáxias
Considerando seu predomínio sobre a matéria comum, a matéria escura é frequentemente considerada uma força organizadora de grandes estruturas, como galáxias e aglomerados galácticos. No entanto, foi estranho quando astrônomos anunciaram a descoberta de uma galáxia, NGC 1052-DF2, que parecia conter pouquíssima matéria escura. Isso levantou a questão de se a matéria escura é realmente essencial na formação de galáxias.
Resultados do Experimento DAMA/LIBRA
Um mistério persistente na física de partículas são os resultados intrigantes do experimento europeu DAMA/LIBRA. Este detector, localizado em uma mina subterrânea sob a montanha Gran Sasso na Itália, vem buscando uma oscilação periódica nas partículas de matéria escura. Esta oscilação deveria surgir conforme a Terra se move em sua órbita em torno do sol, atravessando o fluxo galáctico de matéria escura, algumas vezes chamado de vento de matéria escura. Desde 1997, o DAMA/LIBRA afirma ter detectado exatamente esse sinal, embora nenhum outro experimento tenha observado algo semelhante.
Carga Elétrica da Matéria Escura
Alguns físicos sugerem que a matéria escura pode ter uma carga elétrica. Observações de hidrogênio antigo e padrões de radiação levaram a essa teoria, mas ela permanece não confirmada.
Decaimento de Partículas Comuns em Matéria Escura
Diferenças nas medidas de tempo de vida de nêutrons levaram à teoria de que os nêutrons poderiam decair em partículas de matéria escura parte do tempo. No entanto, ainda não há evidências conclusivas que apoiem isso.
Existência Real da Matéria Escura
As dificuldades enfrentadas pelos cientistas na detecção e explicação da matéria escura levaram alguns físicos a propor teorias alternativas, como a dinâmica newtoniana modificada (MOND), sugerindo que nosso entendimento da gravidade pode estar incompleto, eliminando a necessidade da matéria escura. Contudo, essa ainda é uma visão minoritária, com a maioria das evidências apontando para a existência da matéria escura. [Live Science]
