A razão pela qual chamamos matéria escura de “escura” não tem nada a ver com ser um material sombrio ou enevoado. O nome vem de um facto simples: a matéria escura não interage com a luz.
Esta distinção é discreta, mas essencial. A matéria normal pode parecer escura porque absorve luz. É por isso que, por exemplo, conseguimos ver a sombra de nuvens moleculares recortada contra o brilho difuso das estrelas da Via Láctea. Nesse caso, há uma ligação física entre luz e matéria.
A luz é uma onda eletromagnética e os átomos possuem eletrões e protões com carga elétrica; por isso, a matéria comum consegue emitir, absorver e dispersar luz. Já a matéria escura não tem carga elétrica. Não dispõe desse “ponto de contacto” com a radiação, pelo que, quando um feixe de luz encontra matéria escura, ambos atravessam-se como se nada estivesse ali.
Tudo o que observamos até hoje indica que a matéria escura e a luz só partilham uma coisa: a gravidade.
Como a gravidade da matéria escura revela o invisível
Quando a matéria escura se acumula em torno de uma galáxia, a sua atração gravitacional pode desviar a luz que passa nas proximidades. Este efeito, conhecido como lente gravitacional, permite-nos reconstruir a distribuição de matéria escura no Universo observando como a luz de objetos mais distantes é distorcida ao atravessar essas regiões.
Também sabemos que matéria escura e matéria normal interagem gravitacionalmente entre si. A influência da matéria escura ajuda as galáxias a juntarem-se e a organizarem-se em estruturas ainda maiores, como superaglomerados.
Matéria escura e matéria normal: só gravidade ou mais do que isso?
A grande questão em aberto é saber se a matéria escura e a matéria normal interagem apenas por gravidade. Se um átomo e uma partícula de matéria escura se cruzassem, limitar-se-iam mesmo a atravessar-se mutuamente?
Como ainda não observámos diretamente partículas de matéria escura, só podemos inferir a resposta. A maioria dos modelos defende que a gravidade é o único elo comum entre matéria escura, luz e matéria normal. Assim, apesar de tenderem a concentrar-se nas mesmas zonas do cosmos, não haveria colisões nem “mistura” como acontece, por exemplo, com nuvens interestelares.
No entanto, um estudo recente sugere que as duas podem interagir de forma direta - e isso pode expor detalhes subtis sobre esta substância misteriosa.
Galáxias anãs ultraténues (GAU) e a matéria escura: um teste natural
O trabalho analisou seis galáxias anãs ultraténues (GAU), pequenas galáxias satélites situadas perto da Via Láctea. Estas GAU parecem conter muito menos estrelas do que a sua massa total faria esperar.
A explicação mais provável é que sejam dominadas por matéria escura. Se a matéria normal e a matéria escura só “falarem” por gravidade, então a forma como as estrelas se distribuem dentro destas galáxias deverá seguir um padrão específico. Se, pelo contrário, existir algum tipo de interação direta entre matéria normal e matéria escura, essa distribuição poderá ficar enviesada.
Para testar esta hipótese, a equipa recorreu a simulações computacionais em dois cenários: um em que não há interação direta e outro em que há. No modelo sem interação, as simulações indicam que as estrelas tenderiam a ficar mais concentradas no centro das GAU e mais dispersas nas regiões exteriores.
Já no modelo com interação, a distribuição estelar deveria surgir mais uniforme. Ao comparar as previsões de ambos os modelos com as observações das seis galáxias, os investigadores concluíram que o cenário com interação direta se ajusta ligeiramente melhor aos dados.
O resultado sugere, portanto, que a matéria escura e a matéria normal poderão interagir de formas que vão além do simples “puxão” gravitacional.
O que muda se existir interação direta?
Ainda não há dados suficientes para determinar qual é, em concreto, a natureza dessa interação. Mesmo assim, a possibilidade de existir qualquer interação adicional já é surpreendente.
Isto implica que os modelos tradicionais de matéria escura podem estar, pelo menos em parte, errados. Ao mesmo tempo, abre caminho a novas estratégias para detetar matéria escura diretamente, procurando sinais muito ténues de colisões raras com matéria normal, em vez de depender apenas de efeitos gravitacionais.
As GAU são especialmente úteis neste tipo de estudo porque, tendo poucas estrelas e pouca atividade astrofísica “ruidosa”, tornam-se laboratórios naturais onde a assinatura da matéria escura pode ficar mais nítida. Com mais observações e melhores medições das estrelas nestas galáxias, será possível reduzir incertezas e testar com maior rigor se o padrão uniforme se mantém.
À medida que levantamentos astronómicos mais profundos e instrumentos mais sensíveis aumentarem a amostra de galáxias anãs ultraténues e refinarem a cartografia por lente gravitacional, poderemos aproximar-nos de uma resposta definitiva. Talvez, com o tempo, o enigma desta matéria escura - escura, mas possivelmente não totalmente “inacessível” - comece finalmente a ser desvendado.
Este texto foi publicado originalmente no portal Universo Hoje.
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