O que é matéria escura? - Médico - 2023

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Cada vez que respondemos a uma pergunta sobre o Universo, centenas de outras aparecem. E é que o Cosmos, além de ser um lugar incrível, é cheio de mistérios que nos fazem reformular constantemente tudo o que pensávamos saber sobre ele. E, sem dúvida, um dos mais fascinantes é descobrir que a matéria bariônica representa apenas 4% do Universo.

A matéria bariônica é aquela constituída pelos átomos formados pelos prótons, nêutrons e elétrons que conhecemos. Ou seja, tudo o que vemos, percebemos e sentimos no Universo é apenas 4% de sua composição. E quanto ao resto? Onde estão os outros 96%? Bem, na forma de coisas ocultas.

El 72% del Cosmos es energía oscura (una forma de energía contraria a la gravedad responsable de la expansión acelerada del Universo pero que no podemos percibir), el 1% es antimateria (constituida por antipartículas, aunque esta sí que la podemos percibir) y , por último, 23% é matéria escura.

No artigo de hoje, vamos nos aprofundar nos segredos deste último. Coletaremos tudo o que se sabe sobre a misteriosa matéria escura (o que é, como sabemos que está aí, por que não podemos vê-la ...) para que, de forma simples, possamos entender o que é essa matéria que não emite radiação eletromagnética, mas com efeitos gravitacionais que a denunciam. Prepare-se para sua cabeça explodir.

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O que é matéria escura?

Antes de dizer o que é, é mais importante dizer o que não é. E é que, embora termos muito semelhantes sejam geralmente considerados, matéria escura não tem nada a ver com antimatéria ou energia escura. São termos totalmente diferentes. E hoje nos concentramos apenas na matéria escura.

Mas é? Deve ficar claro que, como se pode deduzir de seu nome, não temos muita clareza sobre isso. Até hoje, ainda não sabemos exatamente o que é a matéria escura. E é por causa de suas propriedades que veremos agora, é praticamente impossível estudá-lo. Isso significa que pode não existir? Não. Como veremos, ele deve existir. Não sabemos o que é, mas sabemos que deve estar lá fora.

E mais do que lá fora, ao nosso redor. E é que matéria escura representa 23% do Universo, o que significa que todos nós estamos rodeados por esta matéria, embora não possamos nem sentir sua interação, nem percebê-la.

A matéria escura é um tipo de matéria que reúne quatro características: é pesada, não emite radiação eletromagnética, é neutra (não tem carga elétrica), é estável (significa simplesmente que, como a matéria bariônica, pode existir sem se desintegrar) e é frio (no sentido de que não viaja a velocidades próximas à da luz). Pode parecer que essas propriedades não sejam muito estranhas, mas a verdade é que, agora, ao analisá-las, veremos que fazem dessa matéria escura um dos maiores mistérios da Astronomia.

Em resumo, a matéria escura é um tipo de matéria que constitui 28% do Universo e que, embora não emita nenhum tipo de radiação eletromagnética e, portanto, Não podemos percebê-lo, o fato de ter massa e, principalmente, de interagir gravitacionalmente, revela sua existência..

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Onde está a matéria escura?

A matéria escura pesa. Essa característica é uma daquelas que mostra que, de fato, deve existir matéria escura. E é que o fato de interagir gravitacionalmente com a matéria bariônica (que constitui tudo o que vemos e percebemos) o faz constantemente dar efeitos de sua presença. E é precisamente essa massa que o denuncia.

Em que sentido? Bem, por uma razão: se analisarmos as interações gravitacionais dentro das galáxias do Cosmos assumindo que apenas a matéria bariônica existe, os cálculos matemáticos simplesmente desmoronam. Tem que haver algo mais nas galáxias.

E, por um lado, se tomarmos o que sabemos sobre a gravidade, veríamos que os famosos discos giratórios das galáxias teriam que girar muito rápido perto do centro, mas mais lentamente nas regiões mais distantes dele. E é isso que vemos? Não, nem perto. Os discos das galáxias giram a uma velocidade constante independentemente da distância do núcleo galáctico.

E, por outro lado, se analisarmos o número de estrelas em uma galáxia e extrairmos o que é conhecido como matéria luminosa, temos o peso, em estrelas dessa galáxia. Mas se analisarmos o peso total da galáxia, veremos que é muito maior do que o da matéria luminosa.

E agora você pode pensar “bem, com matéria luminosa contamos apenas o peso das estrelas”. Sim, mas o fato é que as estrelas representam praticamente 100% do peso de uma galáxia. Planetas, asteróides, satélites, etc., têm uma massa insignificante em comparação.

O que vemos é que matéria luminosa representa apenas 20% do peso total da galáxia. E toda a outra massa? Bem, aqui entra em jogo, matéria escura. E para que os resultados sejam concordantes (tanto para a massa total da galáxia quanto para a velocidade de rotação de seus braços), ela deve ser circundada por um halo de matéria escura.

Ou seja, todas as galáxias (inclusive a nossa, claro) estariam flutuando dentro de uma nuvem de matéria escura quatro vezes maior e mais massiva que a própria galáxia e que, graças à gravidade que gera, manteria a coesão gravitacional de si mesma.Então, agora mesmo, estamos flutuando na matéria escura. Para a questão de onde está, a resposta é clara: em todos os lugares.

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Por que não podemos detectar isso? Está realmente escuro?

A matéria escura não emite nenhum tipo de radiação eletromagnética. A característica que torna a matéria escura única e que, ao mesmo tempo, a torna um mistério praticamente impossível de decifrar. Mas para entender isso, devemos nos colocar no contexto.

Uma propriedade intrínseca e indiscutível da matéria bariônica é que ela emite radiação eletromagnética. Ou seja, tudo o que é formado pela matéria que conhecemos, pelo simples fato de existir, emite ondas que permitem sua detecção.

As estrelas, por exemplo, emitem radiação eletromagnética no espectro visível, que tradicionalmente conhecemos como luz. Mas luz, embora seja a radiação que nosso sentido de visão é capaz de processar, não é a única.

Microondas, raios gama, rádio, infravermelho (é o que o nosso corpo emite), raios X ... Existem muitas formas de radiação (cuja existência depende da frequência das ondas que esta matéria emite) e todas elas podem ser percebidos, medidos e detectados com diferentes instrumentos. Portanto, dependendo da radiação que medimos, o Universo assumirá um aspecto próprio. Ou seja, não é a mesma coisa observar uma galáxia com um telescópio do que fazer isso medindo suas ondas infravermelhas. Mas a questão é que, de uma forma ou de outra, a matéria bariônica pode ser medida.

A matéria escura não emite radiação eletromagnética. Não emite nenhum tipo de onda que interaja com a matéria bariônica, então não só não gera luz, mas também não emite microondas, infravermelho, raios gama ... Nada. E se não emite radiação eletromagnética é simplesmente indetectável. Não pode ser percebido de forma alguma.

Nesse sentido, devemos também enfatizar um aspecto importante. E é que apesar de seu nome (com claras intenções de mídia), a matéria escura, tecnicamente, não é escura. E é que quando algo está escuro é porque absorveu totalmente a luz. E se estamos dizendo que a matéria escura não emite nem interage com a radiação eletromagnética, ela não pode absorver luz. Portanto, não pode ser preto. Em vez disso, se for algo, é transparente. A matéria escura é, por definição, invisível. Invisível em todos os sentidos.

Em resumo, a matéria escura é um tipo de matéria que não emite radiação eletromagnética, por isso é invisível (não escura) para qualquer sistema de detecção. Não pode ser visto, medido ou percebido, mas pelo que explicamos sobre a interação gravitacional, sabemos que deve ser entre nós, dando coesão gravitacional à nossa galáxia e a todas as do Universo.

Algum dia saberemos o que é exatamente?

Depois de analisar sua natureza, você certamente se pergunta se um dia desvendaremos seus mistérios. Bem, a verdade é que, até hoje, tudo é hipótese. E é que nenhuma partícula do modelo padrão se encaixa. E é por causa das características que vimos, os únicos que cabem são os neutrinos, partículas subatômicas eletricamente neutras (como a matéria escura), mas há um problema.

E é que esses neutrinos, apesar de praticamente indetectáveis, movem-se a velocidades próximas (muito próximas) à da luz e têm uma massa muito pequena, de modo que praticamente não interagem gravitacionalmente. A matéria escura, por sua vez, não se move a velocidades próximas à da luz (já comentamos sobre o fato de ser fria) e sua interação gravitacional é muito maior.

Para saber mais: "Os 8 tipos de partículas subatômicas (e suas características)"

Portanto, sejam quais forem suas partículas constituintes, elas não estão no modelo padrão. Partículas diferentes foram levantadas, mas ainda não foram detectadas, portanto, são apenas hipóteses. E levando em consideração que sua detecção é incrivelmente complexa, já que não interage com a radiação eletromagnética, teremos que esperar o futuro.

Talvez quando pudermos construir estações de detecção totalmente isoladas da influência de outras partículas, possamos detectar essas partículas escuras. Mas, por enquanto, a matéria escura é invisível. Sabemos que está entre nós, mas somos cegos. Nós não podemos ver isso. Até lançarmos alguma luz, tudo permanecerá escuro.