O que é a matéria escura?

Aglomerado de Coma

Fritz Zwicky foi um astrônomo suíço muito conhecido em seu meio, por alguns bons motivos. Em especial por ser uma pessoa intratável, rabugenta mesmo, sempre pronta a comprar briga com quem quer que fosse. Um outro motivo foi o de ter ideias altamente originais, que se mostraram ou completamente tolas ou simplesmente geniais. Ele foi um dos astrônomos que primeiro cogitou a existência de estrelas de nêutrons, por exemplo, que hoje sabemos existir na natureza. Uma outra de suas ideias foi a da existência de matéria escura.

O que é a matéria escura? Se você descobrir, é o prêmio Nobel mais certo do mercado. Ninguém sabe ao certo. Os astrofísicos têm teorias, mas nenhuma certeza. Então o que queremos dizer por matéria escura, e como sabemos que ela existe? Bom, para isso precisamos voltar um pouco ao nosso bom amigo Fritz Zwicky, que dificilmente quereria ser nosso amigo, se estivesse vivo.

Em 1933, Zwicky escreveu um artigo científico altamente original. Ele observou um aglomerado de galáxias, que nada mais é que um conjunto de galáxias ligadas por atração gravitacional, e calculou qual seria a força gravitacional de todas essas galáxias juntas. Isso fez com que ele tivesse uma ideia de quantas galáxias deveriam estar contidas ali. Então ele fez uma contagem do número de galáxias, baseado não nos cálculos gravitacionais, mas nas imagens que dispúnhamos do aglomerado. A conclusão de Zwicky foi ousada: Estavam faltando galáxias. Ou melhor, estava faltando algum tipo de massa ali. E não era pouco não. Era algo em torno de dez vezes a quantidade de galáxias que ele conseguia observar.

Fritz Zwicky, autor desconhecido, retirado de Wikipedia.

Zwicky não sabia o que era essa massa que faltava, ainda que tivesse suas ideias. Na época não foi dado muito crédito a ele, por dois grandes motivos. O primeiro é que Zwicky era um homem de muitas ideias estranhas, então não era levado a sério por muitos. O segundo, e mais importante, é que as contas de Zwicky eram apenas aproximadas, e os dados observacionais não eram tão completos assim. Provavelmente contas melhores e dados mais completos explicariam o motivo da discrepância, os astrônomos diziam.

Mas a medida que as décadas passavam, as coisas ficavam piores. A massa que faltava, do artigo de Zwicky, não somente não era encontrada como parecia também faltar em outros lugares. E as evidências agora não vinham somente de aglomerados de galáxias, mas também de galáxias individuais. Era como se toda a massa que observamos, todas as galáxias e poeira e estrelas, não fossem o suficiente para dar conta da atração gravitacional presente. Estava faltando algum tipo de massa. E tinha de ser um tipo de massa que não conseguíamos observar. Algum tipo de massa escura, ou, como ficaria conhecido, de matéria escura.

Mas o que é a matéria escura? Atualmente há duas alternativas a essa pergunta. Uma delas é que a matéria escura é um tipo de matéria que não conhecemos, porque praticamente não interage com a matéria que conhecemos. Isso quer dizer que a matéria escura existe entre nós, mas não podemos ver. Diversos experimentos encontram-se atualmente em andamento para tentar detectar essa tal de matéria escura e descobrir o que é. Até o momento, nenhum tipo de matéria escura foi detectada ou observada. É como se soubéssemos que está lá, mas não conseguimos interagir com ela.

Mas há uma outra possibilidade de resposta. Essa matéria escura lembra, um pouco, a ideia do éter na física. Para explicar, até o início do século XX os físicos acreditavam que existia um éter que permeava todo o universo, e acreditavam nisso porque a física daquela época necessitava de um éter para funcionar. Foi Albert Einstein quem mudou tudo isso. Sua teoria da relatividade explicava todas as observações da época e não precisava de um éter. Da mesma forma, muitos físicos hoje acreditam que o mesmo se passa com a matéria escura. Que a matéria escura não existe, e é a física atual que está incompleta.

Curva de rotação de uma galáxia. A linha pontilhada indica a curva de rotação que deveríamos observar considerando apenas a matéria visível, enquanto a linha reta indica a curva de rotação que de fato observamos. É a melhor evidência que temos da existência de matéria escura. Imagem por Mario de Leo, CCA 4.0.

Como a matéria escura é importante apenas em fenômenos gravitacionais, a teoria que deve estar errada seria a teoria gravitacional que utilizamos. Ou seja, a teoria gravitacional de Newton, corrigida por Einstein, teria que estar errada.  Mas está? E aí vem um ponto crucial. Cada vez mais que testamos a teoria gravitacional de Einstein mais ela se mostra correta. Toda vez que os físicos desafiam Einstein, o alemão ganha a oposta.

Então, o que é matéria escura? Será um novo tipo de matéria que não conhecemos, ou teremos que modificar a física de hoje com novas teorias gravitacionais? Físicos e astrônomos fazem suas apostas no que é considerado um dos maiores problemas em aberto da física, quiçá o maior problema em aberto. A grande verdade é que ninguém sabe. E, aparentemente, ainda estamos longe de uma resposta satisfatória.


Imagem principal: Aglomerado de Coma, foto por NASA / JPL-Caltech / L. Jenkins (GSFC), domínio público

Author: João Paulo Morais

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