A questão da origem do Universo, seu passado e futuro vem preocupando as pessoas desde tempos imemoriais. Por muitos séculos, teorias surgiram e refutadas, oferecendo uma imagem do mundo baseada em dados conhecidos. Um choque fundamental para o mundo científico foi a teoria da relatividade de Einstein. Ela também deu uma grande contribuição para a compreensão dos processos que formam o Universo. No entanto, a teoria da relatividade não poderia reivindicar ser a verdade última, que não requer nenhum acréscimo. O aprimoramento das tecnologias permitiu que os astrônomos fizessem descobertas anteriormente impensáveis que exigiam uma nova base teórica ou uma expansão significativa das provisões existentes. Um desses fenômenos é a matéria escura. Mas antes de mais nada.
Casos do passado
Para entender o termo "matéria escura" voltemos ao início do século passado. Naquela época, dominava a ideia do Universo como uma estrutura estacionária. Enquanto isso, a teoria da relatividade geral (GR) assumiu que mais cedo ou mais tarde a força de atração levaria à "cola" de todos os objetos do espaço em uma única bola, aconteceria assimchamado colapso gravitacional. Não há forças repulsivas entre objetos espaciais. A atração mútua é compensada por forças centrífugas que criam um movimento constante de estrelas, planetas e outros corpos. Desta forma, o equilíbrio do sistema é mantido.
Para evitar o colapso teórico do Universo, Einstein introduziu uma constante cosmológica - um valor que leva o sistema ao estado estacionário necessário, mas ao mesmo tempo é realmente inventado, sem fundamentos óbvios.
Universo em expansão
Os cálculos e descobertas de Friedman e Hubble mostraram que não há necessidade de violar as equações harmoniosas da relatividade geral com a ajuda de uma nova constante. Está provado, e hoje este fato é praticamente indubitável, que o Universo está se expandindo, já teve um começo, e não se pode falar em estacionaridade. O desenvolvimento posterior da cosmologia levou ao surgimento da teoria do big bang. A principal confirmação das novas suposições é o aumento observado na distância entre as galáxias com o tempo. Foi a medição da velocidade de afastamento entre sistemas espaciais vizinhos que levou à formação da hipótese de que existe matéria escura e energia escura.
Dados não consistentes com a teoria
Fritz Zwicky em 1931, e depois Jan Oort em 1932 e na década de 1960, estavam contando a massa da matéria das galáxias em um aglomerado distante e sua razão com a velocidade de sua separação. De tempos em tempos, os cientistas chegavam às mesmas conclusões: essa quantidade de matéria não é suficiente para que a gravidade criada por ela seja capaz de segurargaláxias juntas movendo-se em velocidades tão altas. Zwicky e Oort sugeriram que existe uma massa oculta, a matéria escura do Universo, que não permite que objetos espaciais se espalhem em direções diferentes.
No entanto, a hipótese foi reconhecida pelo mundo científico apenas na década de setenta, após o anúncio dos resultados do trabalho de Vera Rubin.
Ela construiu curvas de rotação que demonstram claramente a dependência da velocidade de movimento da matéria da galáxia com a distância que a separa do centro do sistema. Ao contrário das suposições teóricas, descobriu-se que as velocidades das estrelas não diminuem à medida que se afastam do centro galáctico, mas aumentam. Tal comportamento dos luminares só poderia ser explicado pela presença de um halo na galáxia, que é preenchido com matéria escura. Astronomia, assim, diante de uma parte completamente inexplorada do universo.
Propriedades e composição
Escuro esse tipo de matéria é chamado porque não pode ser visto por nenhum meio existente. Sua presença é reconhecida por um sinal indireto: a matéria escura cria um campo gravitacional, sem emitir ondas completamente eletromagnéticas.
A tarefa mais importante que surgiu diante dos cientistas foi obter uma resposta para a questão do que consiste essa matéria. Os astrofísicos tentaram "preenchê-lo" com a matéria bariônica usual (a matéria bariônica consiste em prótons, nêutrons e elétrons mais ou menos estudados). O halo escuro das galáxias incluía estrelas compactas e fracamente radiantes do tipoanãs marrons e planetas enormes perto de Júpiter em massa. No entanto, essas suposições não resistiram ao escrutínio. A matéria de bárions, familiar e conhecida, não pode, portanto, desempenhar um papel significativo na massa oculta das galáxias.
Hoje, a física está procurando por componentes desconhecidos. A pesquisa prática dos cientistas é baseada na teoria da supersimetria do microcosmo, segundo a qual para cada partícula conhecida existe um par supersimétrico. Estes são os que compõem a matéria escura. No entanto, nenhuma evidência da existência de tais partículas ainda foi obtida, talvez isso seja um assunto para um futuro próximo.
Energia escura
A descoberta de um novo tipo de matéria não acabou com as surpresas preparadas pelo Universo para os cientistas. Em 1998, os astrofísicos tiveram outra chance de comparar os dados das teorias com os fatos. Este ano foi marcado pela explosão de uma supernova em uma galáxia distante de nós.
Os astrônomos mediram a distância até ela e ficaram extremamente surpresos com os dados obtidos: a estrela explodiu muito mais longe do que deveria de acordo com a teoria existente. Descobriu-se que a taxa de expansão do universo aumenta com o tempo: agora é muito maior do que era há 14 bilhões de anos, quando o big bang supostamente aconteceu.
Como você sabe, para acelerar o movimento do corpo, ele precisa transferir energia. A força que faz com que o universo se expanda mais rapidamente ficou conhecida como energia escura. Esta não é uma parte menos misteriosa do cosmos do que a matéria escura. Sabe-se apenas que é característicodistribuição uniforme por todo o universo, e seu impacto só pode ser registrado em grandes distâncias cósmicas.
E novamente a constante cosmológica
A energia escura abalou a teoria do big bang. Parte do mundo científico é cético quanto à possibilidade de tal substância e a aceleração da expansão causada por ela. Alguns astrofísicos estão tentando reviver a esquecida constante cosmológica de Einstein, que novamente da categoria de um grande erro científico pode entrar no número de hipóteses de trabalho. Sua presença nas equações cria antigravidade, levando a uma aceleração da expansão. No entanto, algumas das consequências da presença da constante cosmológica não concordam com os dados observacionais.
Hoje, a matéria escura e a energia escura, que compõem a maior parte da matéria do universo, são mistérios para os cientistas. Não há uma resposta única para a pergunta sobre sua natureza. Além disso, talvez esse não seja o último segredo que o espaço nos guarda. A matéria escura e a energia podem se tornar o limiar de novas descobertas que podem transformar nossa compreensão da estrutura do Universo.
