Esta imagem composta mostra um “anel” espectral de matéria escura no aglomerado de galáxias Cl 0024+17. O anel é uma das provas mais fortes para a existência de matéria escura. (Créditos da imagem: NASA, ESA, M.J. Jee e H. Ford).

Cerca de 80% da matéria do Universo é feita de material que os cientistas não podem observar diretamente. Conhecido como matéria escura, este material não emite luz ou energia. Por que, então, os cientistas pensam que a matéria escura domina o Universo?

Estudos de outras galáxias na década de 1950 indicaram que o Universo continha mais matéria do que visto a olho nu. Embora nenhuma evidência direta da matéria escura tenha sido encontrada, existem fortes possibilidades.

A matéria escura pode ser feita de matéria bariônica (composta por prótons, nêutrons e elétrons) e não-bariônica. Para manter todos os elementos do Universo juntos, a matéria escura deve compor cerca de 80% de todo o Cosmos.

A “matéria em falta” poderia ser simplesmente mais difícil de detectar e estar localizada em outros corpos celestes, tais como anãs marrons, anãs brancas e estrelas de neutrinos. Buracos negros supermassivos também poderiam fazer diferença. Todavia, estes objetos de difícil detectamento teriam de desempenhar um papel mais predominante.

A maioria dos cientistas acham que a matéria escura é composta por matéria não-bariônica. O principal candidato, WIMPS (partícula massiva que interage fracamente), tem de dez a cem vezes a massa de um próton, mas suas interações fracas com a matéria “normal” os tornam difíceis para detectar. O neutralino — hipotética partícula maciça mais pesada ​​e mais lenta do que o neutrino — é o candidato mais aclamado.

Há também uma terceira possibilidade: as leis da gravidade necessitam de revisão.

Provando o invisível
Se os cientistas não podem ver a matéria escura, como é que eles sabem que ela existe?

Os cientistas calcularam a massa de grandes corpos celestes no espaço sideral, estudando o seu movimento. Os astrônomos que examinaram as galáxias espirais na década de 1950 esperavam que as estrelas no centro das galáxias iriam se mover mais rápido do que as estelas localizadas nas bordas exteriores. Em vez disso, eles descobriram que as estrelas em ambos os locais das galáxias viajavam com a mesma velocidade, indicando que as galáxias continham mais massa do que poderia ser visto. Estudos do gás dentro de galáxias elípticas também indicaram a necessidade de mais massa do que o encontrado em objetos visíveis.

Albert Einstein mostrou que objetos massivos curvam e distorcem a luz, permitindo-lhes ser usados como lentes. Ao estudar como a luz é distorcida por aglomerados de galáxias, os astrônomos foram capazes de criar um mapa da matéria escura no Universo.

Todos estes métodos fornecem uma forte indicação de que a maior parte da matéria do Universo é algo nunca visto.

A matéria escura contra a energia escura
Embora a matéria escura componha a maior parte da matéria do Universo, ela só faz cerca de um quarto da composição total. O Universo é dominado pela energia escura.

Após o Big Bang, o Universo começou a se expandir. Os cientistas pensavam que, eventualmente, ele ficasse sem energia, retardando a gravidade e puxando os objetos para um determinado local. Todavia, novos estudos de supernovas distantes revelaram que o Universo está se expandindo mais rápido do que no passado, indicando que a expansão está sendo acelerada. Isso só seria possível se o Universo tivesse energia suficiente para vencer a gravidade — a energia escura.