Matéria escura e fria (MDL)

O universo é composto de pelo menos dois tipos de matéria. Principalmente, existe o material que podemos detectar, que os astrônomos chamam de matéria "bariônica". É considerado uma matéria "comum" porque é composta de prótons e nêutrons, que podem ser medidos. A matéria bariônica inclui estrelas e galáxias, além de todos os objetos que eles contêm.

Há também "coisas" por aí no universo que não podem ser detectadas por meios observacionais normais. No entanto, existe porque os astrônomos podem medir seu efeito gravitacional na matéria bariônica. Os astrônomos chamam esse material de "matéria escura" porque, bem, é escuro. Não reflete nem emite luz. Essa forma misteriosa de matéria apresenta alguns grandes desafios para a compreensão de muitas coisas sobre o universo, desde o começo, há 13,7 bilhões de anos atrás.

Décadas atrás, os astrônomos descobriram que não havia massa suficiente no universo para explicar coisas como a rotação de estrelas em galáxias e os movimentos de aglomerados de estrelas. A massa afeta o movimento de um objeto através do espaço, seja uma galáxia, uma estrela ou um planeta. A julgar pela maneira como algumas galáxias giravam, por exemplo, parecia haver mais massa por aí. Não estava sendo detectado. De alguma forma, estava "faltando" no inventário de massa que eles reuniram usando estrelas e nebulosas para atribuir a uma galáxia uma determinada massa.

Os pesquisadores começaram a investigar mais profundamente onde havia ido toda a massa perdida. Eles consideraram que talvez nossa compreensão da física, ou seja, relatividade geral, foi defeituoso, mas muitas outras coisas não foram adicionadas. Então, eles decidiram que talvez a massa ainda estivesse lá, mas simplesmente não fosse visível.

Embora ainda seja possível que estejamos perdendo algo fundamental em nossas teorias da gravidade, a segunda opção foi mais palatável para os físicos. Dessa revelação nasceu a idéia de matéria escura. Há evidências observacionais em torno das galáxias, e teorias e modelos apontam para o envolvimento da matéria escura no início da formação do universo. Então, astrônomos e cosmólogos sabem que existe, mas ainda não descobriram o que é.

Então, o que poderia ser a matéria escura? Até o momento, existem apenas teorias e modelos. Eles podem ser divididos em três grupos gerais: matéria escura quente (HDM), matéria escura quente (WDM) e matéria escura fria (CDM).

Dos três, o MDL é, há muito, o principal candidato para o que é essa massa que falta no universo. Alguns pesquisadores ainda defendem uma teoria da combinação, na qual aspectos dos três tipos de matéria escura existem juntos para compor a massa total em falta.

O MDL é um tipo de matéria escura que, se existir, se move lentamente em comparação com a velocidade da luz. Pensa-se que esteja presente no universo desde o início e muito provavelmente influenciou o crescimento e a evolução das galáxias. bem como a formação das primeiras estrelas. Astrônomos e físicos acham que provavelmente é uma partícula exótica que ainda não foi detectada. É muito provável que tenha algumas propriedades muito específicas:

Falta interação com a força eletromagnética. Isso é bastante óbvio, pois a matéria escura é escura. Portanto, ele não interage, reflete ou irradia qualquer tipo de energia no espectro eletromagnético.

No entanto, qualquer partícula candidata que compõe a matéria escura fria teria que levar em conta que ela precisa interagir com um campo gravitacional. Como prova disso, os astrônomos notaram que as acumulações de matéria escura nos aglomerados de galáxias exercem uma influência gravitacional na luz de objetos mais distantes que passam por ali. Este chamado "efeito de lente gravitacional" foi observado muitas vezes.

Embora nenhuma matéria conhecida atenda a todos os critérios para a matéria escura fria, pelo menos três teorias foram avançadas para explicar o MDL (se elas existirem).

• Partículas maciças que interagem fracamente: Também conhecido como WIMPs, essas partículas, por definição, atendem a todas as necessidades do MDL. No entanto, nenhuma dessas partículas foi encontrada. Os WIMPs tornaram-se o termo genérico para todos os candidatos a matéria escura fria, independentemente do motivo pelo qual se pensa que a partícula surge.
• Axions: Essas partículas possuem (pelo menos marginalmente) as propriedades necessárias da matéria escura, mas por várias razões provavelmente não são a resposta para a questão da matéria escura fria.
• MACHOs: Este é um acrônimo para Objetos Halo compactos maciços, que são objetos como buracos negros, antigo estrelas de nêutronsanãs marrons e objetos planetários. Estes são todos não luminosos e maciços. Mas, por causa de seus tamanhos grandes, tanto em termos de volume quanto de massa, eles seriam relativamente fáceis de detectar, monitorando interações gravitacionais localizadas. Existem problemas com a hipótese MACHO. O movimento observado das galáxias, por exemplo, é uniforme de uma maneira que seria difícil de explicar se os MACHO fornecessem a massa que faltava. Além disso, os aglomerados de estrelas exigiriam uma distribuição muito uniforme desses objetos dentro de seus limites. Isso parece muito improvável. Além disso, o grande número de MACHOs que precisaria ser bastante grande para explicar a massa que faltava.

No momento, o mistério da matéria escura ainda não tem uma solução óbvia. Os astrônomos continuam projetando experimentos para procurar essas partículas ilusórias. Quando eles descobrem o que são e como estão distribuídos por todo o universo, terão desbloqueado outro capítulo em nossa compreensão do cosmos.