Galáxias em nosso universo parecem estar alcançando um feito impossível. Elas estão girando com tal velocidade que a gravidade gerada pela sua matéria observável não poderia mantê-las juntas; elas deveriam ter se despedaçado há muito tempo. O mesmo é verdade para as galáxias em aglomerados, o que leva os cientistas a acreditar que algo que não podemos ver está em ação. Eles pensam que algo que ainda temos que detectar diretamente está dando a essas galáxias massa extra, gerando a gravidade extra que elas precisam para permanecerem intactas. Esta estranha e desconhecida matéria foi chamada de “matéria escura”, pois não é visível.
Matéria escura
Matéria normal, a matéria escura não interage com a força eletromagnética. Isto significa que ela não absorve, reflete ou emite luz, tornando-a extremamente difícil de ser detectada. De fato, os pesquisadores têm sido capazes de inferir a existência de matéria escura apenas a partir do efeito gravitacional que ela parece ter sobre a matéria visível. A matéria escura parece superar a matéria visível em cerca de seis para um, perfazendo cerca de 27% do universo. Aqui está um fato sóbrio: a matéria que conhecemos e que compõe todas as estrelas e galáxias responde por apenas 5% do conteúdo do Universo! Mas o que é a matéria escura? Uma idéia é que ela poderia conter “partículas supersimétricas” – partículas hipotéticas que são parceiras daquelas já conhecidas no Modelo Standard. Experimentos no Large Hadron Collider (LHC) podem fornecer pistas mais diretas sobre a matéria escura.
Muitas teorias dizem que as partículas de matéria escura seriam leves o suficiente para serem produzidas no LHC. Se elas fossem criadas no LHC, elas escapariam pelos detectores sem serem notadas. No entanto, elas carregariam energia e momentum, para que os físicos pudessem inferir sua existência a partir da quantidade de energia e momentum “faltando” após uma colisão. Os candidatos a matéria escura surgem frequentemente em teorias que sugerem física além do Modelo Padrão, como a super-simetria e dimensões extras. Uma teoria sugere a existência de um “Vale Escondido”, um mundo paralelo feito de matéria escura tendo muito pouco em comum com a matéria que conhecemos. Se uma dessas teorias provasse ser verdadeira, poderia ajudar os cientistas a compreender melhor a composição do nosso universo e, em particular, como as galáxias se mantêm unidas.
Energia Escura
Energia Escura constitui aproximadamente 68% do universo e parece estar associada ao vácuo no espaço. Ela é distribuída uniformemente pelo Universo, não apenas no espaço mas também no tempo – em outras palavras, seu efeito não é diluído à medida que o Universo se expande. A distribuição uniforme significa que a energia escura não tem nenhum efeito gravitacional local, mas sim um efeito global sobre o Universo como um todo. Isto leva a uma força repulsiva, que tende a acelerar a expansão do Universo. A taxa de expansão e sua aceleração pode ser medida por observações baseadas na lei de Hubble. Estas medições, juntamente com outros dados científicos, confirmaram a existência de energia escura e fornecem uma estimativa de quanto desta substância misteriosa existe.