Jasem Mutlaq

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# MatÃ©ria Negra

Os cientistas estÃ£o agora bastante Ã vontade com a ideia de que 90% da massa do universo estÃ¡ numa forma de matÃ©ria que nÃ£o consegue ser vista.

Apesar de mapas compreensivos do universo em redor que cobre o espectro desde o rÃ¡dio atÃ© aos raios-gama, sÃ³ Ã© possÃvel contabilizar 10% da massa que deverÃ¡ existir. Como Bruce H. Margon, um astrÃ³nomo da Universidade de Washington, disse ao New York Times em 2001: Ã uma situaÃ§Ã£o relativamente embaraÃ§osa admitir que nÃ£o conseguimos encontrar 90 por cento do universo.

O termo atribuÃdo a esta massa em falta Ã© de MatÃ©ria Negra, e essas duas palavras resumem bastante o que sabe acercad o assunto nesta altura. Sabe-se que existe MatÃ©ria, porque Ã© possÃvel ver os efeitos da sua influÃªncia gravitacional. Contudo, a matÃ©ria nÃ£o emite nenhuma radiaÃ§Ã£o electromagnÃ©tica de todo, daÃ ser Negra. Existem vÃ¡rias teorias a ter em conta para a massa em falta que vÃ£o desde a existÃªncia de partÃculas subatÃ³micas exÃ³ticas atÃ© uma populaÃ§Ã£o de buracos negros isolados, atÃ© algumas anÃ£s castanhas e brancas menos exÃ³ticas. O termo massa em falta poderÃ¡ ser enganador, dado que a massa em si nÃ£o estÃ¡ em falta, somente a sua luz. Mas o que Ã© exactamente a matÃ©ria negra e como Ã© que se sabe que ela existe, se nÃ£o Ã© possÃvel vÃª-la?

A histÃ³ria comeÃ§ou em 1933 quando o astrÃ³nomo Fritz Zwicky estava a estudar os movimentos dos enxames massivos e distantes de galÃ¡xias, especificamente o enxame de Coma e de Virgo (Virgem). Zwicky estimou a massa de cada galÃ¡xia do enxame, com base na sua luminosidade e adicionou todas as massas da galÃ¡xia para obter a massa total do enxame. Ele entÃ£o fez uma segunda estimativa independente da massa do enxame, medindo os desvios nas velocidades das galÃ¡xias individuais no conjunto. Para surpresa dele, esta segunda estimativa da massa dinÃ¢mica era 400 vezes maior do que a estimativa feita com base na luz da galÃ¡xia.

Ainda que a prova fosse forte na altura de Zwicky, foi sÃ³ nos anos 70 que os cientitas comeÃ§aram a explorar esta discrepÃ¢ncia como deve ser. Foi nessa altura que a existÃªncia de MatÃ©ria Negra comeÃ§ou a ser levada a sÃ©rio. A existÃªncia dessa matÃ©ria nÃ£o sÃ³ iria resolver o dÃ©fice de massa nos enxames de galÃ¡xias; iria tambÃ©m ter consequÃªncias mais verosÃmeis para a evoluÃ§Ã£o e o destino do prÃ³prio universo.

Outro fenÃ³meno que sugeriu a necessidade da exitÃªncia de matÃ©ria negra sÃ£o as curvas de rotaÃ§Ã£o das GalÃ¡xias em Espirla. As GalÃ¡xias em Espiral contÃªm uma grande populaÃ§Ã£o de estrelas que orbitam Ã volta do centro galÃ¡ctico em Ã³rbitas quase circulares, da mesma forma que os planetas orbitam Ã volta de uma estrela. Como as Ã³rbitas planetÃ¡rias, as estrelas com Ã³rbitas galÃ¡cticas maiores tÃªm Ã partida velocidades orbitais menores (isto Ã© apenas uma aplicaÃ§Ã£o da 3a Lei de Kepler). De facto, a 3a lei de Kepler sÃ³ se aplica Ã s estrelas perto do perÃmetro de uma GalÃ¡xia em Espiral, porque assume que a massa englobada pela Ã³rbita Ã© constante.

Contudo, os astrÃ³nomos tÃªm feito observaÃ§Ãµes das velocidades orbitais das estrelas nas partes exteriores de um grande conjunto de galÃ¡xias em espiral, e nenhuma delas segue a 3a Lei de Kepler, como seria de esperar. Em vez de saltarem para fora com raios maiores, as velocidades orbitais mantÃªm-se espantosamente constantes. A implicaÃ§Ã£o Ã© que a massa englobada pelas Ã³rbitas com maiores raios aumenta, mesmo para as estrelas qe estÃ£o aparentemente no limite da galÃ¡xia. Embora estejam no limite da parte luminosa da galÃ¡xia, a mesma tem um perfil de massa que aparentemente continua presente para alÃ©m das regiÃµes ocupadas pelas estrelas.

Existe outra forma de pensar sobre o assunto: Considere as estrelas perto do perÃmetro de uma galÃ¡xia em espiral, com velocidades orbitais tÃpicas de 200 quilÃ³metros por segundo. Se a galÃ¡xia consistisse apenas na matÃ©ria visÃvel, essas estrelas iriam voar muito rapidamente para fora da galÃ¡xia, porque as as suas velocidades orbitais sÃ£o quatro vezes maiores que a velocidade de escape da galÃ¡xia. Dado que as galÃ¡xias nÃ£o parecem espalhar-se para fora, deverÃ¡ existir massa na galÃ¡xia que nÃ£o esteja a ser tida em conta quando se adicionam todas as partes visiveis.

Vieram a lume vÃ¡rias teorias na literatura para ter em conta a massa em falta como a WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles - PartÃculas de Massa com InteracÃ§Ãµes Fracas), MACHOs (MAssive Compact Halo Objects - Objectos de Massa Compactos e com Halo), os buracos negros primordiais, os neutrinos de massa, entre outras, cada uma com os seus prÃ³s e contras. NÃ£o foi ainda aceite uma Ãºnica teoria pela comunidade astronÃ³mica, dado que faltam os meios para testar conclusivamente uma teoria face a outra.

VocÃª poderÃ¡ ver os enxames de galÃ¡xias que o Professor Zwicky estudou para descobrir a MatÃ©ria Negra. Use a janela de Procurar um Objecto do &kstars; (&Ctrl;F) para se centrar em M 87 de modo a procurar o Enxame de Virgem, e na NGC 4884 para encontrar o Enxame de Coma. VocÃª poderÃ¡ ter de ampliar para ver as galÃ¡xias. Repare que o Enxame de Virgem parece ser muito maior no cÃ©u. Na realidade, o Coma Ã© o maior enxame; sÃ³ parece mais pequena por estar mais longe.