O que é matéria escura?

A matéria escura é uma forma misteriosa de matéria que exerce efeitos gravitacionais sobre a matéria comum, mas não pode ser observada por nenhum outro meio. Enquanto nuvens de matéria convencionais podem ser detectadas através de sua atividade estelar, dispersão de luz, emissões de rádio e outros meios, as nuvens de matéria escura são invisíveis para a grande maioria de nossos instrumentos. No entanto, eles constituem 90% - 99% da matéria no universo.

Nos anos 30, os astrônomos Fritz Zwicky e Sinclair Smith fizeram uma análise da velocidade das galáxias nos grandes aglomerados galácticos Virgo e Coma. Eles descobriram que todas as galáxias estavam se movendo entre dez e cem vezes mais rápido do que deveriam, dadas as estimativas baseadas na densidade estelar observada. Algo invisível estava gerando gravidade adicional.

Embora as observações iniciais de Zwicky e Smith parecessem fornecer fortes evidências para a matéria escura, nem todos os cosmólogos estavam convencidos. Como esses aglomerados galácticos estavam tão distantes, era difícil medir com precisão as velocidades independentes de cada galáxia em uma escala de tempo de meras décadas. Evidências mais fortes surgiram nos anos 70, quando cientistas como Rubin, Freeman e Peebles começaram a analisar as curvas de rotação das galáxias. Estrelas em galáxias espirais, como a nossa, estavam se movendo mais rapidamente ao redor do núcleo galáctico do que sua massa observável indicaria.

Eventualmente, descobriu-se que todas as galáxias contêm halos de matéria escura que se estendem muito além dos limites da galáxia indicados através de um telescópio. Diz-se que esses halos são compostos de MACHOs (Objetos de Halo Compactos Astrofísicos Massivos) e WIMPs (Partículas Massivas de Interação Fraca). Os MACHOs são teoricamente constituídos principalmente por buracos negros e anãs marrons (estrelas queimadas). Eles são compostos de matéria convencional ou bariônica - os átomos com os quais estamos familiarizados, apenas altamente compactados. Diz-se que os WIMPs são formas de matéria não bariônicas, partículas pouco interativas que se movem a velocidades relativísticas. O candidato mais provável para WIMPs é o neutrino e seus primos.