A maior parte do nosso universo está escondida à vista de todos. Embora não possamos vê-lo ou tocá-lo, a maioria dos astrônomos dizem que a maioria do cosmos consiste de matéria escura e energia escura. Mas o que é esta coisa misteriosa e invisível que nos rodeia? E qual é a diferença entre a energia negra e a matéria negra? Em resumo, a matéria escura desacelera a expansão do universo, enquanto a energia escura a acelera.
A matéria escura funciona como uma força atractiva – uma espécie de cimento cósmico que mantém o nosso universo unido. Isto é porque a matéria escura interage com a gravidade, mas não reflecte, absorve ou emite luz. Entretanto, a energia escura é uma força repulsiva – uma espécie de anti-gravidade – que impulsiona a expansão sempre acelerada do Universo.
A energia escura é a força muito mais dominante dos dois, representando aproximadamente 68% da massa e energia total do universo. A matéria negra perfaz 27 por cento. E o resto – um mísero 5% – é toda a matéria regular que vemos e com a qual interagimos todos os dias.
Matéria Escura
Nos anos 30, o astrônomo nascido na Suíça Fritz Zwicky estudou imagens das cerca de 1.000 galáxias que compõem o Cluster do Coma – e ele viu algo engraçado sobre o comportamento delas. As galáxias se moviam tão rápido que elas deveriam simplesmente voar separadas. Ele especulou que algum tipo de “matéria negra” as mantinha juntas.
Décadas depois, os astrônomos Vera Rubin e Kent Ford encontraram um fenômeno similar quando estudaram as taxas de rotação de galáxias individuais. As estrelas na borda externa de uma galáxia devem circular mais lentamente do que as estrelas próximas ao centro. É assim que os planetas na órbita do nosso sistema solar. Em vez disso, eles notaram que as estrelas na órbita periférica de uma galáxia são tão rápidas – ou mais rápidas – do que as estrelas mais próximas. Rubin e Ford tinham encontrado mais evidências de que alguma forma invisível de matéria está aparentemente mantendo o universo unido.
“Mesmo as estrelas na periferia estão orbitando a altas velocidades”, Rubin explicou uma vez em uma entrevista com Discover. “Tem que haver muita massa para que as estrelas orbitem tão rapidamente, mas não conseguimos vê-la”. Chamamos essa massa invisível de matéria escura”
Astrônomos agora têm muitas outras linhas de evidência que sugerem que a matéria escura é real. Na verdade, a existência de matéria escura é tão amplamente aceita que faz parte do chamado modelo padrão da cosmologia, que forma a base de como os cientistas entendem o nascimento e a evolução do Universo. Sem ele, não podemos explicar como chegamos aqui.
Mas esse status elevado pressiona os cosmólogos a encontrarem provas definitivas de que a matéria escura existe e que o seu modelo do Universo está correcto. Durante décadas, os físicos de todo o mundo têm empregado cada vez mais instrumentos de alta tecnologia para tentar detectar a matéria negra. Até agora, eles não encontraram sinais disso.
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Energia Escura
Astrónomos sabem que o nosso universo está a expandir-se há cerca de um século. Observações telescópicas têm mostrado que a maioria das galáxias estão se afastando umas das outras, o que implica que as galáxias estavam mais próximas umas das outras em um passado distante. Como resultado, as evidências se amontoaram para o Big Bang. No entanto, astrônomos assumiram que a atração gravitacional combinada de todas as estrelas e galáxias do cosmos deveria estar diminuindo a expansão do Universo. Talvez até mesmo um dia ele se desmoronaria em si mesmo em um Big Crunch.
Essa noção foi descartada no final dos anos 90, entretanto, quando duas equipes de astrônomos avistaram algo que não fazia nenhum sentido. Pesquisadores estudando supernovas nas galáxias mais distantes descobriram que galáxias distantes estavam se afastando de nós mais rápido do que galáxias próximas. O Universo não estava apenas se expandindo – a expansão estava acelerando.
“Minha própria reação está em algum lugar entre espanto e horror”, disse o astrônomo Brian Schmidt, que liderou uma das duas equipes, ao The New York Times em 1998. “Espantamento, porque eu simplesmente não esperava este resultado, e horror em saber que provavelmente será desacreditado por uma maioria de astrônomos – que, como eu, são extremamente céticos quanto ao inesperado”
Mas ao invés de refutá-lo, observações subseqüentes apenas tornaram as evidências para a energia negra mais robustas. Na verdade, alguns críticos proeminentes da matéria escura ainda aceitam a existência da energia escura.
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Agora, isso não significa que os investigadores saibam o que é a energia negra. Longe disso. Mas eles podem descrever o seu papel no universo, graças à teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Einstein não sabia sobre a energia negra, mas suas equações sugeriam que um novo espaço pode vir a existir. E ele também incluiu um fator de fudge na relatividade chamado constante cosmológica, que ele acrescentou – e mais tarde lamentou – para evitar que o universo caísse para dentro. Essa idéia permite que o próprio espaço tenha energia. No entanto, os cientistas ainda nunca viram realmente essa força na Terra.
alguns físicos teóricos pensam que existe todo um reino escuro de partículas e forças lá fora, apenas à espera de serem descobertas. Independentemente da energia negra e da matéria negra de que são feitos, parecem estar a brincar ao cabo de guerra com o nosso universo – tanto a mantê-lo unido como a afastá-lo.