Cego mesmo é quem só confia no que vê

É um absurdo existirem pessoas que negam o invisível só porque seus olhos não enxergam.

A própria configuração de expansão que o universo assumiu apresenta vestígios da intervenção gravitacional da matéria escura.

É possível acreditar na existência de coisas invisíveis? Certamente, como é o fato astronômico da matéria escura. Essa substância estranha, que permeia 95% do universo é constituída de partículas nunca detectadas em laboratório, com massa superior à de átomos do universo observável.

O universo se resume ao que podemos ver? Definitivamente não. Canais de frequência ultravioleta, infravermelho, ondas de rádio, raios X radiação cósmica de fundo, magnetismo e diversas outras configurações energéticas já provam conclusivamente que o que os olhos podem ver não representa nem 0,0000001% do que existe e os melhores equipamentos e técnicas de captação de vibrações energéticas em frequências não visíveis aos olhos humanos estão ampliando nossa visão de uma realidade que os olhos humanos não podem ver, mas que é real e é incontestável: não pode ser negada nem discutida.

Desde os anos 30, o astrônomo suíço, Fritz Zwicky (1898-1974), provou que o universo não se resume ao que vemos, comparando as velocidades observadas de galáxias individuais do aglomerado de Coma com as velocidades calculadas a partir da massa total do aglomerado. Esses dados foram conseguidos pela relação entre massa e luminosidade, comparando os resultados obtidos com outros resultados de outras populações estelares já documentadas na época.

O resultado foi contundente: para explicar as velocidades significativas das galáxias do aglomerado essa estrutura deveria ser muito massiva, maior que sugeria sua luminosidade. Uma parte do aglomerado não brilhava mais e, portanto, segundo Zwicky, deveria ser formada por “Dunkel Materie” (matéria sombria).

Essa “matéria sombria” era composta de que? Inicialmente duas hipóteses permearam o ambiente científico dos anos 30: trata-se de uma nova forma de matéria, que nomeamos “matéria escura”, pela sua óbvia invisibilidade, ou matéria convencional emitindo luz muito fraca. De fato existe muita matéria no espaço que simplesmente não faz parte de uma estrela e por isso não brilha, é o caso da poeira estelar, não visível por não brilhar, mas detectável pelos efeitos gravitacionais que produz nos corpos celestes ao seu redor.

Mas essa matéria convencional, como o gás ionizado e a poeira cósmica, por exemplo, sem luz própria sempre é atingida por fótons das estrelas ao seu redor, absorvendo e refletindo o eletromagnetismo que recebem e assim podem ser captadas pelos aparelhos de leitura de frequência de onda de raios-x ou infravermelho.

As estrelas e a matéria detectável pelos instrumentos conhecidos são apenas uma pequena parte de toda a matéria contida no universo.

A física nuclear nos fornece mecanismos para que possamos pesar o universo.

A nucleossíntese primordial iniciada no primeiro segundo depois do Big Bang, gerou tanto calor que os prótons e nêutrons recém-formados não conseguiam se combinar para formar núcleos atômicos. Esse processo só começou no fim desse primeiro segundo, quando a temperatura caiu a menos de 1 bilhão de graus.

Nessa época o universo já era extremamente rarefeito: a densidade média da matéria não chegava a alguns gramas por metro cúbico, ou seja muito menos denso do que o ar atmosférico. O período em que o Universo não era nem muito quente, nem muito frio para permitir que prótons e nêutrons se combinassem formando hélio foi relativamente curto (alguns minutos apenas). Além disso, para a combinação ocorrer, é preciso que prótons e nêutrons se encontrem, o que é muito mais provável quando o número de partículas por unidade de volume é mais elevado. Portanto, se conhecermos observacionalmente a quantidade de hélio produzida durante o Big Bang é possível inferir a densidade de matéria à época. E a partir daí deduzir informações sobre a densidade atual, desde que o fator de rarefação devido à expansão cósmica seja conhecido.

Observações de galáxias distantes, como estrelas que mal tiveram tempo de produzir grandes quantidades de hélio, indicam que aproximadamente 24% da matéria convencional é formada por hélio, o que indica, segundo as leis da física nuclear, que a densidade média da matéria atualmente é de aproximadamente 0,2 prótons /m³. Isso representa mais do que podemos obter por observação direta ,mas está longe do suficiente para explicar as velocidades das estrelas em galáxias, e de galáxias em aglomerados galáticos.

Podemos determinar a composição do universo em termos de matéria convencional de forma talvez ainda mais indireta, estudando a primeira luz emitida – a radiação cósmica de fundo. Essa radiação foi emitida quando o universo tinha cerca de 370 mil anos e representa praticamente uma fotografia dos confins do cosmos observável àquela época.

Como a gravidade é uma força que atrai para regiões densas, a matéria começou a se distribuir de forma cada vez mais irregular no universo. Por isso, o universo jovem era muito homogêneo, o que se traduz na radiação cósmica de fundo por uma grande uniformidade de temperatura na direção de observação.

Podemos então determinar facilmente qual seria o grau de heterogeneidade do universo para que ele fosse composto unicamente de matéria convencional e, em seguida, comparar esse resultado com o mapa da radiação cósmica de fundo.

A diferença aparece no tamanho e é nítida. Se o universo jovem fosse formado apenas por matéria convencional, deveria ser 100 vezes mais heterogêneo que o observado e assim seria impossível ter acomodado a matéria escura.

As leis da gravitação são universais, o que significa que a matéria convencional e a matéria escura sofrem os mesmos efeitos do campo gravitacional. Mas elas não se distribuem da mesma maneira no universo, pois a matéria convencional interage com a luz: um átomo que absorve um fóton emite um elétron; um íon que captura um elétron emite um ou vários fótons. Esses processos fazem a matéria convencional perder energia por radiação. Já com a matéria escura ocorre exatamente o contrário. Como ela não reage com outras partículas conhecidas, não emite quantidades significativas de luz. Como consequência, a matéria convencional capturada no interior de uma concentração de matéria escura dirige-se para o centro dessa formação, dissipando energia como um satélite que perde velocidade devido ao atrito com as camadas mais altas da atmosfera.

O telescópio do projeto SDSS (o mais ambicioso levantamento astronômico da história, que pretende mapear 25% do universo observável), situado no Apache Point Observatory, no Novo México, Estados Unidos, com uma poderosíssima lente de 2,5 metros de diâmetro, determinou a posição e distância de quase 1 milhão de galáxias. Sua distribuição espacial mostra a mesma alternância característica de filamentos e regiões vazias, explicadas com a suposição da presença da matéria escura com abundância igual à que deduzimos mediante a leitura dos dados obtidos pela sonda Planck.

Todas as evidências apontam para uma matéria que interage com o campo gravitacional, pode se aglomerar e interferir na expansão das galáxias e aglomerados, mas não interage diretamente com as partículas conhecidas pela física nuclear, dando respaldo ao que os cientistas físicos da mecânica quântica chamam de anti-matéria.

Definitivamente quem crê só no que vê precisa aprender muito sobre a realidade.

André Luís Neto da Silva Menezes.

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