Matéria escura

O enigma da matéria escura:

POR PATRIZIA CARAVEO E MARCO RONCADELLI

____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 ideias. 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.

Veja reportagem completa em: http://www2.uol.com.br/sciam/mat_esc01.html
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Revista SIENTIFIC AMERICAN - Brasil (edição de Agosto de 2002)

____A matéria escura é matéria que não emite luz e por isso não pode ser observada diretamente, mas cuja existência é inferida pela sua influência gravitacional na matéria luminosa, ou prevista por certas teorias. Por exemplo, os astrônomos acreditam que as regiões mais exteriores das galáxias, incluindo a Via_Láctea, têm de possuir matéria escura devido às observações do movimento das estrelas. A Teoria Inflacionária do Universo prevê que o Universo tem uma densidade elevada, o que só pode ser verdade se existir matéria escura. Não se sabe ao certo o que constitui a matéria escura:

poderão ser partículas subatômicas,
buracos negros,
estrelas de muito baixa luminosidade,
ou mesmo uma combinação de vários destes ou outros objetos.

http://www.portaldoastronomo.org/noticia.php?id=215

Rotação da Via Láctea é rápida demais para ser explicada sem a " energia escura"

Nasa

" 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."

http://www.soteoria.hpg.ig.com.br/notaalunos/curiosidades/UNIVERSO/materiaescura/PAGE1.HTM
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Sabemos que apenas uma pequena fração da matéria do Universo é composta pelos elementos químicos de nossa experiência diária.
A maior parte consiste na assim chamada matéria escura, fundamentalmente exóticas partículas elementares que não interagem com a luz.

____Durante os últimos anos, as observações convenceram os cosmólogos de que os elementos químicos da matéria escura constituíam, combinados, menos da metade do conteúdo do Universo. A maior parte é formada por uma onipresente " energia
_e
scura”, dotada de uma estranha e notável característica: sua gravidade não atrai, mas repele. Enquanto a gravidade atrai a matéria convencional, repele a energia escura para uma nevoa quase uniforme que portaria o espaço.

Revista SCIENTIFIC AMERICAN - Brasil - Ediçao Especial - N° 1, página 45.

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Não há o vácuo. O que te parece vazio está ocupado por matéria que te escapa aos sentidos e aos instrumentos.

[9a - página 63 questão 36]
Desde a década de 1930, fala-se de matéria escura no universo. Em aglomerados de galáxias e halos de galáxias, deve haver cerca de dez vezes mais matéria do que aquela visível na forma de estrelas e gás. Uma complicação é que essa matéria escura não pode ser predominantemente bariônica, a matéria_ordinária dos nossos corpos e das estrelas. Os nêutrons e prótons, que compõem os núcleos atômicos, são bárions. Desde a década de 1930, fala-se de matéria escura no universo. Em aglomerados de galáxias e halos de galáxias, deve haver cerca de dez vezes mais matéria do que aquela visível na forma de estrelas e gás. Uma complicação é que essa matéria escura não pode ser predominantemente bariônica, a matéria_ordinária dos nossos corpos e das estrelas. Os nêutrons e prótons, que compõem os núcleos atômicos, são bárions. Mas os estudos da formação de núcleos após o Big Bang fixam o total de matéria_bariônica em menos de 5% de densidade crítica, que é a densidade de energia necessária para que o universo tenha uma geometria plana.

[44 - página 33]
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MATÉRIA ESCURA

Foto de John Dubinski, Universidade de Toronto

Ninguém consegue vê-la, senti-la, ou mesmo saber o que é. Mas sem a misteriosa substância chamada matéria escura, as galáxias se fragmentariam. Uma simulação feita em computador por John Dubinski, um astrofísico da Universidade de Toronto, representa a matéria escura como uma enorme rede de filamentos espalhada pelo espaço, mostrada em branco acima. Segundo os cálculos de Dubinski e outros astrofísicos, o universo visível – estrelas e galáxias – é uma mera farpa do que há lá fora. A matéria escura é uma partícula grande sem carga elétrica; sua única marca é sua força gravitacional. Os especialistas calculam que os experimentos dos próximos dez anos conseguirão finalmente isolar partículas da matéria escura e desvendar o maior mistério do universo.
http://nationalgeographic.abril.com.br/reportagens/zoom/galaxia_0302_02.html
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COMPOSIÇÃO DO UNIVERSO

MATERIAL

PARTÍCULAS
REPRESENTATIVAS

PARTÍCULAS TÍPICAS MASSA OU ENERGIA (ELÉTRON-VOLTS)

NÚMERO DE PARTÍCULAS NO UNIVERSO OBSERVÁVEL

CONTRIBUIÇÃO PROVÁVEL PARA A MASSA DO UNIVERSO

AMOSTRA DE EVIDÊNCIA

Matéria convencional (bariônica)

Prótons, elétrons

10⁶ a 10⁹

10⁷⁸
4,7% Observação direta, inferência da abundância de elementos

Radiação Fótons da radiação cósmica em microondas
10⁴

10⁸⁷
0,005% Observações telescópicas em microondas

Matéria escura quente Neutrinos
<

10⁸⁷
0,3% Medições de neutrinos, inferência de estrutura cósmica

Matéria escura fria Partículas supersimétricas?
10¹¹

10⁷⁷
25% Inferência da dinâmica galáctica

Energia escura

Partículas "escalares"?

10³³(considerando que a energia escura inclui partículas)

10¹¹⁸

70%

Expansão acelerada do Cosmos observada a partir de supernovas.

____A supersimetria é uma explicação atraente para a matéria escura porque ela postula uma nova família inteira de partículas - uma "superparceira" para cada partícula elementar conhecida. Essa novas partículas são todas mais pesadas que as conhecidas.
____Teoria de supersimetria predizem que o neutralino interagirá por meio de uma força maior que a gravitação: a força nuclear fraca.

Revista SCIENTIFIC AMERICAN - Brasil - ANO 1 - N° 11 - Abril de 2003
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____Durante 70 anos, os astrônomos vêm reunindo evidência circunstancial sobre a matéria escura, e quase todo o mundo aceita que ela é real. Mas evidências circunstancial não satisfaz. A busca de partículas de matéria escura está entre os mais difíceis experimentos já tentados na física.
____A principal dificuldade não é mais a sensibilidade de detecção, mas a impureza do detector. Todos os materiais na Terra, incluindo o metal com o qual o detector é construído, contêm traços de material radioativo como URÂNIO e tório. O decaimento deste material produz partículas que têm registro muito similar ao que se espera da matéria escura. Para identificarem quaisquer partículas de matéria escura com algum grau de confiabilidade, os pesquisadores precisam reduzir esses sinais de fundo por um milhão de vezes.
____A busca de partículas de energia escura é ainda mais intratável, e tem sido posta de lado, pelo menos por enquanto.

Revista SCIENTIFIC AMERICAN - Brasil - ANO 1 - N° 11 - Abril de 2003
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O Grande Colisor de Hádrons (LHC, em inglês), que está quase concluído — numa área circular entre cidadezinhas do interior, a poucos quilômetros de Genebra, na Suíça—, vai investigar a física nas distâncias mais curtas (menor que um nanometro) e as mais altas energias já testadas. Por mais de uma década os físicos de partículas esperam ansiosamente por uma oportunidade de explorar esses domínios, às vezes chamado de tera-escala, devido à faixa de energia que envolvem: 1 trilhão de elétrons-volts, ou 1 TeV. Espera-se que ocorra uma ampliação significativa das fronteiras da física nessas energias, como a ardilosa partícula_Higgs (que se acredita ser a responsável_por_dotar_outras_partículas_de_massa), a partícula que forma a matéria escura, substância que representa a maior parte da matéria do Universo.

____O que nos espera no território da tera-escala? Ninguém sabe. Mas...

fenômenos completamente novos certamente estão a ponto de se manifestar.

Os cientistas esperam encontrar partículas idealizadas há muito e que poderiam ampliar nossa compreensão sobre a natureza da matéria.

Descobertas mais estranhas, como os indícios de dimensões adicionais também podem se mostrar.

____Os físicos estão planejando uma máquina que pretende substituir e complementar o LHC em uma década, aumentando a precisão dos mapas rudimentares que serão decifrados a partir dos dados do LHC.
____No fim dessa “jornada” rumo à tera-escala, e além dela, saberemos pela primeira vez do que somos feitos e como tudo se passa no lugar que habitamos temporariamente.

Revista SCIENTIFIC AMERICAN - Brasil - ANO 6 - N° 70 - Março de 2008 - páginas 48/49
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(Ver: Fluido cósmico)

Matéria Escura (Dark Matter) e Cosmologia (Cosmology)
____Cerca de 90% do Universo é escuro, ou seja, não emite radiação eletromagnética. Só sabemos da existência desta matéria escura através da força_gravitacional que exerce nos objetos cuja radiação podemos observar. As evidênicas da presença de matéria escura somente aparecem em grandes escalas e discutiremos neste texto tres tipos de evidências de sua presença: (1) o estudo do movimento orbital de galáxias dentro de um aglomerado; (2) o estudo do movimento das estrelas no disco das galáxias espirais; (3) o estudo das lentes gravitacionais.

Primeira evidência: Aglomerados de galáxias

Segunda evidência: curvas de rotação de galáxias

Terceira evidência: Lentes gravitacionais

http://www.if.ufrgs.br/~thaisa/matesc/matesc.htm
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Páginas pertencentes

Matéria escura fria Matéria escura quente

Ver também