Apesar dos esforços dos astrônomos, grande parte da matéria do Universo continua a escapar às suas observações. E não sabemos nem mesmo do que ela é feita.
Deformação gravitacional: imagem de um quasar distante, multiplicada pelo efeito de lente gravitacional conhecido como “cruz de Einstein”
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. Algumas delas serão descritas a seguir, mas queremos ressaltar desde já que parte do que diremos baseia-se em uma descoberta de Christian Doppler. Em 1842 ele observou que o som emitido por uma fonte em movimento mostra-se, a um observador parado, em uma freqüência superior quando o objeto se aproxima e inferior se o objeto se distancia. É o famoso efeito Doppler, válido para qualquer fenômeno ondulatório, do apito de um trem em alta velocidade à radiação eletromagnética. Se aplicado às linhas presentes nos espectros dos objetos celestes, ele permite determinar a velocidade da fonte de radiação em relação a nós. Mas vamos proceder por ordem, examinando em primeiro lugar as galáxias individualmente para, em seguida, passar ao conjunto das galáxias e portanto ao inteiro Universo observável.
Em uma primeira aproximação, a astronomia calcula a massa de uma galáxia com base em sua luminosidade: galáxias mais luminosas contêm mais estrelas e portanto são mais maciças do que as menos luminosas. Tem-se assim uma medida direta da massa luminosa das galáxias. Existem, porém, outros métodos mais gerais para avaliar a massa total de uma galáxia: eles exploram o movimento de rotação que se estende a todas as suas estrelas, típico das “galáxias em espiral”. A exemplo dos planetas do sistema solar, as estrelas e nuvens de gás que compõem essas galáxias são animadas por um movimento de rotação e descrevem órbitas mais ou menos circulares em torno do centro. Nesse movimento, a velocidade de cada estrela depende, além da distância do seu centro, da parcela de massa galáctica presente no interior da sua órbita. Portanto, o estudo sistemático desses movimentos nos permite medir a massa total das galáxias em espiral. O gráfico das velocidades medidas em função da distância do centro é chamado de curva de rotação galáctica.
Para continuar acesse: http://universitario.net/especiais/o-enigma-da-materia-escura/
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