Indícios de matéria escura — Astronomia, 14–17 anos
As galáxias movem-se como se contivessem mais matéria capaz de criar gravidade do que aquela que os telescópios conseguem ver.
Gravidade de matéria invisível
Matéria escura é o nome dado à matéria deduzida através da sua gravidade, mas que não é vista pela luz que emite ou absorve. Não significa um buraco negro, nem é simplesmente poeira vulgar escondida no espaço. A ideia é que as galáxias contêm uma massa invisível à sua volta, que afecta o movimento das estrelas e das próprias galáxias.
O problema das estrelas que se movem depressa
Os astrónomos mediram a velocidade com que as estrelas orbitam dentro das galáxias. Longe do centro, as estrelas movem-se muitas vezes quase tão depressa como as que estão mais perto, embora a matéria visível devesse exercer menos gravidade nessa região. Este padrão sugeriu que a gravidade poderia comportar-se de outra forma nessas escalas ou que existia muito mais massa do que a observada; a matéria escura é a principal explicação.
Usar a velocidade orbital para deduzir a massa
Numa órbita simples, a velocidade segue v² = GM/r, por isso a massa dentro da órbita é M = v²r/G. Imagina uma estrela a viajar a 200 km/s, a um raio de 30 000 anos-luz. Se a matéria visível previsse uma velocidade muito menor, o valor medido de v exigiria massa adicional dentro e à volta da órbita. Trata-se de uma dedução a partir do movimento, não de uma fotografia da matéria escura.
Invisível não significa imaginário
É razoável desconfiar de algo que nenhum telescópio consegue fotografar. Contudo, na ciência, os objectos são muitas vezes identificados pelos efeitos que produzem, como a atracção de um planeta sobre a sua estrela. A matéria escura tem vários indícios gravitacionais, incluindo movimentos galácticos e a curvatura da luz, mas as suas partículas exactas ainda não foram detectadas directamente; a ideia continua a ser testável, sem que todos os pormenores estejam certos.
Mapear a massa através do espaço
Os astrónomos usam lentes gravitacionais para mapear a localização da massa em enxames de galáxias. Um enxame curva a luz de galáxias mais distantes, e o padrão dessa deformação pode revelar massa que emite pouca ou nenhuma luz. Estes mapas ajudam a testar modelos de formação galáctica e a comparar a matéria visível com a estrutura gravitacional maior que a envolve.
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