Hoje (31/10), comemora-se o Dia da Matéria Escura em vários continentes

Hoje (31/10), cientistas de vários países do mundo estarão falando para o grande público sobre um dos grandes mistérios do universo: matéria escura. Pelo segundo ano seguido, essa ampla interação ocorrerá por meio de palestras, demonstrações, filmes, exposições, visitas guiadas etc. O Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), no Rio de Janeiro (RJ), decidiu dar sua contribuição para mais essa celebração global do ‘Dia da Matéria Escura’.

Para entender o que é a matéria escura, façamos um ‘experimento mental’. Imagine que você pudesse pôr em uma ‘caixa’ tudo que existe no universo observável. Dos diminutos átomos e moléculas, a vírus e bactérias, além de animais, vegetais, minerais, incluindo planetas, buracos negros, pulsares, quasares, galáxias, aglomerados de galáxias... Enfim, tudo.

O que, talvez, surpreenda a muitos é o seguinte: nossa caixa imaginada só conteria cerca de 5% da matéria do cosmo.

Os físicos têm um nome pomposo para essa pequena porção do universo: matéria bariônica (ou ordinária). A pergunta procedente agora é: e os outros 95%? Essa fração majoritária da constituição do cosmo está dividida entre energia escura e matéria escura.

Portanto, o balanço total de matéria do universo é mais ou menos assim: 5% matéria bariônica, 25% matéria escura e 70% energia escura.

Dia das bruxas

A escolha do dia 31 de outubro tem a ver com uma festa tradicional para os norte-americanos: o Halloween (ou ‘Dia das Bruxas’). A ideia era fazer uma conexão com algo misterioso e invisível ‒ como a própria matéria escura. Tanto é que o lema para desse dia de comemorações é “Don’t be afraid of the dark” (Não tenha medo do escuro).

Atualmente, vários experimentos buscam coletar dados na esperança de decifrar a natureza da matéria escura. Porém, até este momento, ela não foi detectada, apesar dos quase 40 experimentos atuais que tentam capturar (direta ou indiretamente) sinais desse componente cósmico. Há chances razoáveis de que a matéria escura seja detectada e decifrada nos próximos cinco ou 10 anos.

AMS, experimento espacial para estudar matéria escura

(Crédito: NASA)

As primeiras evidências de que haveria um tipo de matéria no universo que não emite nenhum tipo de luz ‒ daí, o termo ‘escura’ ‒ surgiram ainda na década de 1930, quando se percebeu que o movimento de rotação de galáxias não poderia ser explicado só com base na matéria visível. Para que aqueles corpos celestes se comportassem como tal, deveria haver ali matéria ‘escondida’, cuja presença era percebida apenas por sua ação gravitacional sobre a matéria ordinária.

Atualmente, há vários candidatos ao posto de matéria escura. Um dos mais populares entre os físicos e astrofísicos é uma classe de partículas chamadas Wimps (sigla, em inglês, para partículas massivas de interação fraca). Outros candidatos na competição são os chamados áxions. É possível que não haja só um tipo de matéria escura, mas, sim, vários ‒ o que os físicos denominam ‘setor escuro’.

Antigravidade?

A natureza da energia escura é tão ou mais misteriosa que a da matéria que também leva esse adjetivo. Para alguns, ela tem a ver com a chamada constante cosmológica, proposta por Albert Einstein (1879-1955). O papel desse artifício matemático incluído pelo físico de origem alemão em seu modelo cosmológico, publicado em 1917, foi de evitar que o universo colapsasse, já que a força gravitacional é atrativa.

Einstein, por preconceito filosófico, supôs que o universo fosse estático ‒ como se acreditava à época. Por sinal, universo era praticamente sinônimo de Via Láctea naquela primeira década do século passado. Mas, ao final da década de 1920, ao saber que o universo estava em expansão, como indicavam dados observacionais, Einstein classificou sua constante cosmológica como “o maior erro [científico]” de sua vida.

No entanto ‒ não sem certa ironia do destino ‒, resultados do final da década de 1990, baseados no brilho de explosões de estrelas massivas, mostraram que o universo não só estava em expansão, mas fazia isso de forma acelerada. E um modo de entender essa aceleração era voltar a considerar a constante cosmológica, que age como uma ‘antigravidade’, ou seja, uma força repulsiva.

O que é a matéria escura? O que é a energia escura?

Essas duas questões permanecem como dois dos grandes mistérios da ciência atual. E têm motivado cientistas e laboratórios de vários países do mundo ‒ inclusive o Brasil ‒ a buscar por respostas para essas perguntas.

Mais informações:

Sítio oficial da comemoração (inglês): darkmatterday.com

Pôster da comemoração: https://www.symmetrymagazine.org/sites/default/files/images/hi-res/Dark_Matter_Day_Poster.pdf

Vídeo (inglês): https://youtu.be/xcZjpAaZREo

História da matéria escura (inglês): https://arxiv.org/pdf/1605.04909.pdf