Matéria e Energia “Dark Side”

O que é são, a matéria escura e a energia escura? Ambas são soluções propostas para explicar alguns fenômenos gravitacionais, e outras forças, e até onde sabemos, são coisas distintas.

Por mais que somadas, elas representem aproximadamente impressionantes mais de 95% do nosso universo, só sabemos de sua existência por meios indiretos, observando seus efeitos sobre o universo e tentando deduzir suas propriedades a partir disso. Sendo assim, tanto a matéria escura quando a energia escura, são hipotéticas atualmente.

energia-negra
Gráfico em pizza, da proporção citada anteriormente

 

Matéria Escura

É uma forma postulada de matéria que não interage com a matéria comum, nem consigo mesma, ou muito pouco. Ela só interage gravitacionalmente e por isso, sua presença pode ser inferida a partir de efeitos gravitacionais sobre a matéria visível, como estrelas, galáxias e aglomerado de galáxias. É fria, isto é, não-relativística e se propõem que as partículas de matéria escura, têm uma massa de 0,02 por cento de um elétron. E o principal candidato para essa matéria não-bariônica, são os WIMPS (partículas massivas de interação fraca), têm de 10 a 100 vezes a massa de um próton.

WIMPs
Os WIMPS

 

As constatações nos sistemas astrofísicos, que indicam a existência de matéria escura são bem variadas e muitas vezes baseadas em técnicas experimentais. São exemplos dessas observações: as curvas de rotação de galáxias, a aplicação do teorema do virial a aglomerados de galáxias e a análise das anisotropias da radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

Lembrando que a denominação, “matéria escura”, é apenas um nome evocativo, uma vez que estamos falando de algo cuja natureza é desconhecida e de difícil detecção. E foi proposta no ano 1930 por Fritz Zwicky para explicar a diferença entre a massa gravitacional e a massa luminosa de aglomerados de galáxias. A massa gravitacional de um objeto é determinada pela medida da velocidade e raio da órbita de seus satélites, um processo igual à medição da massa do sol usando a velocidade e distância radial dos planetas.

A massa luminosa é determinada pela soma de toda luz e convertendo este número em uma estimativa de massa, baseado na nossa compreensão sobre como as estrelas brilham. Esta comparação de massa-para-luz indica que a energia na matéria luminosa contribui com menos de 1% da densidade média de energia do universo. Inicialmente essa ideia de Fritz, não foi muito bem recebida, dada as suas relações com a comunidade científica. Nem no ano de 1962, a astrônoma Vera Rubin, que fez a mesma descoberta, conseguir fazer a observação ser levada a sério, desta vez porque ela era uma mulher. Ela persistiu e conseguiu atenção da comunidade em 1978, com um estudo profundo de 11 galáxias, incluindo a nossa.

 

Energia Escura

A hipótese da energia escura foi levantada em 1998, tendo sido agraciada com o Nobel de Física de 2011 como resultado do estudo de um grupo chamado Supernova Cosmology Project. A principal característica desta energia, é ter uma forte pressão negativa. De acordo com a teoria da relatividade, o efeito de tal pressão negativa seria semelhante, qualitativamente, a uma força que age em larga escala em oposição à gravidade. Tal efeito hipotético é frequentemente utilizado, por diversas teorias atuais que tentam explicar as observações que apontam para um universo em expansão acelerada. Sendo a energia escura confirmada como existente, implicaria para possíveis modificações à Teoria da Relatividade Geral de Einstein.

Em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble estudou a explosão de estrelas, fenômeno conhecido como supernova, para determinar que o universo está se expandindo. Desde então, os cientistas procuraram determinar o quão rápido. Parecia óbvio que a gravidade, a força que atrai tudo, iria colocar os freios sobre a expansão do universo, por isso a pergunta que todos faziam era o quanto a gravidade estava desacelerando a expansão.

Na década de 1990, duas equipes independentes de astrofísicos novamente voltaram seus olhos para supernovas distantes para calcular a desaceleração. Para sua surpresa, eles descobriram que a expansão do universo não estava diminuindo, e sim acelerando! Algo devia estar superando a força da gravidade, algo que os cientistas chamaram de “energia escura”.

Calculando a energia necessária para vencer a gravidade, os cientistas determinaram que a energia escura compõe cerca de 68% do universo. A matéria escura compõe outros 27 %, deixando a matéria “normal” que estamos familiarizados formando menos de 5% do cosmos que nos rodeia.

 

Diferenças entre as duas

Tudo bem, mas no que as duas diferem? Ambas, matéria escura e energia escura, possuem diferenças enormes. A matéria escura atrai e a energia escura repele, ou seja, a matéria escura é usada para explicar uma atração gravitacional maior que o esperado, enquanto a energia escura é usada para explicar uma atração gravitacional negativa. Além disso, os efeitos da matéria escura se manifestam em uma escala de 10 megaparsecs (um megaparsec corresponde a 3,2 milhões de anos luz, aproximadamente) ou menor, enquanto que a energia escura parece que só se torna relevante em escala de 1.000 megaparsecs ou mais.

 

Mais Informações:

Matéria Escura: Wikipédia

Energia Escura: Wikipédia

Neil deGrasse Tyson falando sobre o assunto (inglês): Canal Business Insider

Um Pouco mais sobre Fritz Zwicky: Wikipédia

Mais sobre a astrônoma Vera Rubin: Wikipédia

WIMPS: Wikipédia

Sobre o “Supernova Cosmology Project” (inglês): Wikipédia

Novo trabalho que pode esclarecer melhor a energia escura: Hypescience

 

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Um comentário sobre “Matéria e Energia “Dark Side”

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