Matéria Escura: Evidências de sua presença

O que é a tal Matéria Escura ?

Ninguém sabe ao certo. Parece que essa entidade não interage com forças eletromagnéticas (não emite e nem absorve luz) mas interage gravitacionalmente. Descrevo aqui rapidamente quais são as evidências da presença da Matéria Escura que foram observadas até hoje

• Lentes Gravitacionais

Esse é um efeito previsto pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein e rege sobre os efeitos causados na luz pela distorção do espaço-tempo.

A idéia é mais ou menos o que acontece quando a luz atravessa uma lente. Ela sofre uma alteração, podemos ver isso claramente por exemplo quando usamos uma lupa para direcionar a luz do SOL.

No Cosmos existem essas "lentes". São as estruturas de grande massa como os aglomerados galácticos. Se houver um objeto entre nós e um aglomerado galáctico, é possível que enxerguemos alguma distorção na luz emitida/refletida por esse objeto.

Foto: Efeito lentes gravitacionais capturado pelo Hubble/NASA no aglomerado SDSS J0952+3434

• Dinâmica das Estrelas

Por qual motivo nosso planeta não é engolido pelo SOL ? Porque há uma velocidade de translação em uma determinada órbita. Caso contrário, se estivéssemos parados a força da gravidade faria seu papel e seríamos atraídos, iríamos de encontro ao SOL. Portanto a força da gravidade deve contrapor a força centrifuga:

Desta demonstração podemos dizer que a velocidade depende da massa M e diminui a medida que o raio R aumenta. Por isso a velocidade de translação da Terra é maior que a de Netuno. A massa significativa ai é a do SOL.

Qual a relação disso com a cinemática das estrelas e a matéria escura ?

A maior parte da massa (matéria bariônica) de uma galáxia está mais próxima do seu centro do que no limite externo do seu disco. Pois bem, se medirmos a velocidade de translação de uma estrela no limite do disco e comparar com a velocidade de uma estrela mais próxima ao centro, usando a fórmula acima veríamos que a estrela mais próxima ao centro tem uma velocidade de translação maior.

Mas não é isso que acontece! As medições desse tipo indicam que as velocidades se mantem mais ou menos constantes. Para que isso ocorra precisaria haver mais massa bariônica no limite do disco e não é isso que se vê. Levando em consideração a massa de todas as estrelas e gases presentes, ainda assim faltaria muita massa para justificar tal velocidade.

O motivo então seria a presença da Matéria Escura. A idéia mais aceita é que existe um halo de materia escura entorno da galáxia.

Claro que o cálculo de rotação de uma galáxia é mais elaborado que essa demonstração. Mas a idéia principal permanece, veja esse grafico da velocidades observadas na galáxia UGC05721 no artigo "Rotação de galáxias e matéria escura" de Alejandro Hernández-Arboleda e Davi C. Rodrigues. As velocidades não diminuem com o aumento da distância.

• Dinâmica de aglomerados Galácticos

As galáxias que fazem parte de aglomerados não estão paradas, elas giram entorno de um centro. A idéia aqui é a mesma da cinemática das estrelas. As velocidades medidas das galáxias só são justificadas com a presença da matéria escura, pois a soma da matéria bariônica não justifica tais velocidades.

• Temperatura dos gases em aglomerados Galácticos

Os aglomerados de Galáxias ainda nos dão uma outra evidência da matéria escura. A temperatura dos gases intra-aglomerado. Em última instância a temperatura de um gás é o nível da agitação das partículas e observou-se que a matéria bariônica ali presente não seria suficiente para tornar o gás tão quente, portanto a matéria escuro estaria ali presente.

Céus limpos

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