Polêmicos: Matéria Escura

Foto da NASA (Telescopio Hubble)

Nem tudo no Universo é percebido através dos instrumentos convencionais da Física – a radioastronomia, a óptica, raios X e gama -, uma vez que eles só podem detectar a matéria luminosa, a qual é percebida justamente porque envia radiações eletromagnéticas, e boa parte do Cosmos é constituída por matéria escura ou negra e por energia escura.

Assim, quando se denomina matéria escura a esta substância desconhecida que só é captada porque exerce atração gravitacional sobre os demais corpos celestes perceptíveis, trata-se tão somente de uma nomenclatura criada para que essa categoria ainda pouco compreendida pela Cosmologia se torne mais real, passível de ser conhecida.
A matéria escura só pode ser examinada indiretamente, através das consequências de sua atuação sobre os objetos visíveis que ocupam o espaço sideral. Sabe-se, por meio do modelo padrão criado pelos pesquisadores, o Lambda-CDM, que a matéria escura é privada de calor. Ela ocupa aproximadamente 23% da densidade energética do Cosmos, enquanto a energia escura é responsável por 73% do espaço restante; os outros 4% são constituídos por matéria bariônica.

Para entender como e do que é feito o Universo, os astrônomos devem fazer cuidadosos recenseamentos dos objetos celestes procurando medir a sua distância e atribuir-lhes uma massa. Nessa tarefa são ajudados pela maravilhosa simplicidade das leis da física, que supomos serem aplicáveis a todo o Universo. As surpresas, por sorte, logo nos lembram que estamos muito longe de ter claras as idéias. Se pensarmos que o estudo do cosmo por meio da radioastronomia, óptica, raios X e gama possa nos fornecer um quadro completo do nosso Universo estaremos cometendo um erro grosseiro. Há décadas sabemos que a matéria luminosa - aquela que "vemos" porque emite radiação eletromagnética, ou seja, luz, ondas de rádio, raios X e gama - é apenas uma parcela insignificante de toda a matéria que exerce uma função gravitacional. Este é o famoso problema da "matéria escura", um dos desafios mais estimulantes da astrofísica atual. Matéria escura é certamente um nome evocativo, uma vez que estamos falando de algo cuja natureza é desconhecida e de difícil detecção. Da mesma forma que os buracos negros, a matéria escura escapa às nossas observações diretas. Sabemos com certeza que existe somente porque vemos os seus efeitos sobre a matéria luminosa. Assim, começamos por nos perguntar como é possível nos darmos conta da existência da matéria escura. A resposta não é unívoca, dado que são aplicadas metodologias diversas dependendo dos objetos a serem considerados.

Os cientistas, no levantamento cuidadoso dos corpos que transitam pelo Universo, na mensuração de suas distâncias e no ato de lhes conferir massa própria, concebem a presença da matéria escura através de vários e distintos métodos astrofísicos, os quais partem de diferentes técnicas empíricas. Alguns destes sistemas são as curvas de rotação planas de galáxias, o emprego do teorema do virial – cálculo de energia cinética – a aglutinações de galáxias, entre outros.
Há alguns pretendentes, na opinião dos pesquisadores, a serem catalogados como matéria escura, entre eles os áxions, partícula elementar apenas supostamente existente; os neutrinos improdutivos e as WIMPs ou weak interacting massivo parcticle – corpúsculos que se relacionam muito pouco. Também existe a possibilidade de que parte da matéria bariônica, ou seja, a mais comum em nossa existência, constituída principalmente por bárion – popularmente conhecido como prótons e nêutrons, partículas subatômicas compostas por três quarks -, também constitua parte da matéria escura, na forma de objetos maciços, uma vez que eles enviam poucos impulsos radiativos.

Várias teorias predizem a existência da matéria escura. Por exemplo, a Teoria Inflacionária do Universo acredita que o Cosmos possui uma alta densidade, a qual só pode ser explicada se houver matéria escura no espaço sideral. Alguns crêem que esta matéria é configurada por corpúsculos, outros que ela é composta por buracos negros, ou por astros de mínima radiação luminosa. Desde os anos 30 os astrônomos se ocupam da presença da matéria escura no Universo.