Estrelas, planetas, gás, poeira, pessoas: tudo o que é feito de átomos, a chamada matéria comum, corresponde a apenas cerca de 5% do conteúdo do universo. Segundo as medidas mais precisas, feitas com o satélite europeu Planck, cerca de 27% é matéria escura e cerca de 68% é energia escura. As duas têm "escura" no nome, mas são coisas completamente diferentes.
A matéria que não brilha
Nos anos 1930, o astrônomo suíço Fritz Zwicky estudou o aglomerado de galáxias de Coma e notou que as galáxias se moviam rápido demais. Com a massa que se via, o aglomerado deveria se desfazer. Ele sugeriu que havia muita massa invisível ali.
A ideia ganhou força nos anos 1970 com o trabalho da americana Vera Rubin. Ela mediu a velocidade das estrelas em galáxias espirais e descobriu que as estrelas da borda giram tão rápido quanto as do centro. Pela gravidade da matéria visível, elas deveriam ser mais lentas, como os planetas distantes do Sol. Alguma massa invisível, espalhada num halo em volta das galáxias, mantém tudo unido.
A matéria escura não emite, não absorve nem reflete luz. Só sabemos que ela existe pela gravidade que exerce.
As pistas acumuladas
- Lentes gravitacionais: a massa deforma o espaço e desvia a luz de galáxias ao fundo. Medindo esse desvio, dá para mapear onde está a massa, e ela é muito maior do que a visível.
- Aglomerados em colisão: no Aglomerado da Bala, observado em 2006, o gás quente das galáxias em choque ficou para trás, freado pelo impacto, enquanto a maior parte da massa passou direto, separada do gás. É uma evidência forte de que a massa é algo diferente da matéria comum.
- A radiação cósmica de fundo: o padrão das pequenas variações no brilho do universo jovem só se explica com uma quantidade de matéria escura bem maior que a matéria comum.
Do que ela é feita ainda é um mistério. A hipótese mais estudada é a de partículas ainda desconhecidas, que quase não interagem com a matéria comum. Experimentos subterrâneos tentam detectá-las há décadas, até agora sem sucesso. Há também físicos que propõem modificar as leis da gravidade em vez de adicionar matéria nova.
A energia que acelera o universo
Em 1998, duas equipes que mediam distâncias usando supernovas muito distantes esperavam descobrir quanto a expansão do universo estava desacelerando. Encontraram o contrário: a expansão está acelerando. A descoberta rendeu o Nobel de Física de 2011 a Saul Perlmutter, Brian Schmidt e Adam Riess.
O nome dado ao que causa essa aceleração é energia escura. A explicação mais simples é que ela é uma propriedade do próprio espaço vazio, que fica com a mesma densidade mesmo quando o espaço cresce. Resultados recentes de grandes levantamentos de galáxias, como o DESI, sugeriram que ela pode variar ao longo do tempo, uma possibilidade ainda em análise.
Os novos caçadores do invisível
O telescópio espacial europeu Euclid, lançado em 2023, e o Observatório Vera C. Rubin, no Chile, que divulgou as primeiras imagens em 2025, vão mapear bilhões de galáxias para medir com precisão inédita como a matéria escura se distribui e como a energia escura mudou a expansão ao longo do tempo. O nome do observatório homenageia justamente a astrônoma que ajudou a revelar a matéria escura.
