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A velocidade com que uma estrela gira em torno do centro de uma galáxia reflete a quantidade de matéria presente nesta. Quanto maior for a velocidade mais matéria deve estar ali presente. No início da década de 30 o astrônomo suíço Fritz Zwicky (1898-1974), observou que a distribuição das velocidades das galáxias em vários conglomerados era grande demais, ou seja, incompatível com a quantidade de matéria nelas observadas, ou seja, deveria existir ali cerca de 10 vezes mais matéria do que era observado.
Na década de 70 se descobriu que este fenômeno não se observa somente em galáxias distantes, mas também em nossa Via Láctea. O movimento giratório do disco espiralado e chato da Via Láctea é rápido demais para ser explicado pela gravidade das estrelas e gases visíveis. Quando os cálculos são realizados a conclusão a que se chega é que a massa da via Láctea e 10 vezes maior que a observada em todas as faixas do espectro eletromagnético desde rádio até raios X. Deve existir algum tipo de matéria invisível preenchendo toda a Via Láctea, o mesmo pode se dizer para as demais galáxias. Mas se ela é invisível como podemos saber que ela existe?
Essa matéria é invisível, pois não emite nenhum tipo de radiação eletromagnética, no entanto notamos efeitos gravitacionais de sua presença como a elevada velocidade de rotação dos conjuntos de estrelas nas galáxias. Por não enxergarmos este tipo de matéria chamamos de matéria escura, - matéria pelo efeito gravitacional e escura por não enxergarmos. Pouco sabemos sobre a matéria escura, o que temos certeza é que sua quantidade é bem superior a da matéria visível.
Mas o que poderia ser essa chamada matéria escura? Existem duas possibilidades: > Que ela seja formada por matéria bariônica; > Matéria não bariônica.
Matéria bariônica: Neste caso a matéria escura seria formada por matéria normal, ou seja, prótons, nêutrons e elétrons, que formariam objetos compactos que emitem pouca ou nenhuma radiação. Esses objetos compactos poderiam ser estrelas pouco luminosas ou buracos negros. Estes objetos maciços e escuros podem ser detectados através do fenômeno de lente gravitacional. Este efeito faz com que o brilho de uma estrela aumente, quando um objeto massivo estiver entre o observador e a estrela observada – a massa do objeto desconhecido atua como uma lente focando os raios luminosos provenientes da estrela. Resultados preliminares obtidos por meio do efeito da lente gravitacional indicam que pelo menos metade da matéria escura “observada” em nossa galáxia deve ser proveniente de estrelas muito antigas e fracas (anãs marrons e anãs brancas), ou por objetos que são produtos de explosões de estrelas gigantes (supernovas), que seriam estrelas de nêutrons ou buracos negros. Esses objetos são genericamente denominados Machos (sigla inglesa para objetos maciços do halo compacto).
Matéria não bariônica: Partículas elementares que podem agir como matéria escura são chamadas de Wimps (sigla inglesa para partículas maciças fracamente interagentes). A única Wimp que conhecemos e que seria um candidato natural á matéria escura é o neutrino. Porém, experimentos atuais indicam que o neutrino não teria massa suficiente para dar conta de toda a matéria escura observada. Estima-se que existam de 300 a 600 neutrinos por centímetro cúbico no universo, mesmo tendo massa muito pequena poderão constituir até 20% da matéria invisível, portanto, não podem ser parte dominante da matéria escura. Se os Wimps forem os responsáveis pela matéria escura, devem estar presentes em nossa galáxia e, portanto podem ser detectados por experimentos aqui na Terra.
Como observar estas partículas? Imagina-se que uma colisão de uma Wimp comum átomo seja semelhante a colisões de bolas de bilhar, u seja a Wimp muda de direção e diminui a velocidade e o átomo recua. Este recuo do átomo pode ser observado de três diferentes formas: > Em semicondutores, bem como em alguns líquidos e gases, a carga elétrica liberada pelo átomo por ionização do átomo pode coletada; > Em alguns cristais e líquidos, flashes de luz – que podem ser observados – são produzidos à medida que o átomo diminui de velocidade; > Em cristais, a energia de recuo é transformada em vibrações (fônons) que podem ser detectadas a temperaturas extremamente baixas. Em geral, esses tipos de experiências estão localizados no fundo de minas, para reduzir ao mínimo a possibilidade de o detector ser perturbado por partículas normais resultantes da radioatividade natural ou de raios cósmicos. Hoje se buscam novas Wimps exóticas, pois se acredita que a parte restante da matéria escura deve ser composta por elas. Apesar de nenhuma partícula exótica constituinte da matéria escura ter sido ainda detectada, sua existência é bastante provável, pois uma combinação de resultados teóricos e observacionais permite-nos afirmar que a quantidade de matéria normal formada pouco depois do inicio do universo terá sido bem inferior à quantidade de matéria escura que observamos hoje. A matéria escura é ainda um problema em aberto para a física, alguém se arrisca. |
