Diferença entre Matéria Escura e Energia Escura

Qual a diferença entre Matéria Escura e Energia Escura?

Na cosmologia, matéria escura (ou matéria negra) é uma forma postulada de matéria que só interage gravitacionalmente (ou interage muito pouco de outra forma). Sua presença pode ser inferida a partir de efeitos gravitacionais sobre a matéria visível, como estrelas e galáxias. A matéria escura é composta por matéria bariônica, matéria comum muito tênue para ser vista, talvez anãs marrons ou negras; e matéria não bariônica, partículas exóticas como os áxions, neutrinos com massa ou partículas massivas interagindo fracamente. 

Já a energia escura é uma forma de energia que estaria distribuída por todo espaço e tende a acelerar a expansão do Universo. A principal característica da energia escura é ter uma forte pressão negativa. De acordo com a teoria da relatividade, o efeito de tal pressão negativa seria semelhante, qualitativamente, a uma força que age em larga escala em oposição à gravidade, ou seja uma força anti-gravitacional. Tal efeito é frequentemente utilizado, por diversas teorias atuais que tentam explicar as observações que apontam para um universo em expansão acelerada. 

Cientistas estão apenas no início de um longo trajeto para entender a energia escura e suas implicações. Embora apenas seus efeitos sobre o Universo como um todo sejam observados, já se sabe que ela também pode moldar a evolução de estrelas, galáxias e aglomerados galácticos. 

Juntos, a matéria visível e a escura perfazem um total em torno de 30% da massa do Universo, cabendo a energia escura os 70% restantes.

Matéria Escura

O QUE É A MATÉRIA ESCURA?

Abell 2744: conjunto de Pandora

Uma das colisões mais complicadas e dramáticas entre aglomerados de galáxias já visto é capturado nesta nova imagem composta de Abell 2744. O azul mostra um mapa da concentração de massa total (matéria predominantemente escuro).

Ajustando um modelo teórico da composição do Universo para o conjunto combinado de observações cosmológicas, os cientistas vêm-se deparando com a composição que descrevemos acima: 68% de energia escura, 27% de matéria escura,e 5% de matéria normal. O que é a matéria escura?

Somos muito mais seguros do que a matéria escura não é do que é. Primeiro, ela é escura, o que significa que ele não está na forma de estrelas e planetas que vemos. As observações mostram que existe muito pouca matéria visível no universo para compensar os 27% exigidos pelas observações.

Em segundo lugar, não é na forma de nuvens escuras de matéria normal, matéria composta de partículas chamadas bárions. Sabemos disso porque nós seriamos capazes de detectar nuvens bariônicas por sua absorção de radiação que passa através delas.

Em terceiro lugar, a matéria escura não é a antimatéria, porque não vemos os raios gama exclusivos que são produzidos quando a antimatéria aniquila com a matéria. Finalmente, podemos descartar grandes buracos do tamanho de galáxias-pretas na base de quantas lentes gravitacionais que vemos. Altas concentrações de matéria curva de luz que passa perto deles a partir de objetos mais longe, mas nós não vemos eventos suficientes para sugerir que tais objetos possam fazer a contribuição de matéria escura de 25% exigido.

No entanto, neste momento, ainda existem algumas possibilidades de matéria escura que são viáveis. Matéria bariônica ainda pode fazer-se a matéria escura como se fosse tudo amarrado em anãs marrons ou em pequenos pedaços, densas de elementos pesados. Essas possibilidades são conhecidos como objetos maciços de halo compacto, ou ” MACHOs “. Mas a visão mais comum é que a matéria escura não é bariônica em tudo, mas que ela é composta de outras partículas mais exóticas, como axions ou WIMPS (interação fraca partículas maciças) .

Fonte: Science Nasa

Energia Escura

O QUE É ENERGIA ESCURA?

Energia Negra- expansão do universo

Este diagrama mostra as mudanças na taxa de expansão desde o nascimento do universo 15000000000 anos atrás. Quanto mais rasa a curva, mais rápido o ritmo de expansão. A curva muda visivelmente cerca de 7,5 bilhões de anos atrás, quando os objetos do universo começou a voar para além de um ritmo mais rápido. Os astrônomos acreditam que a taxa de expansão mais rápida se deve a uma força misteriosa, escura que está puxando a galáxias de distância.

NASA / STScI / Ann Feild

É mais desconhecida do que conhecida. Sabemos o quanto a energia escura existe porque nós sabemos como isso afeta a expansão do Universo. Fora isso, é um completo mistério. Mas é um mistério importante. Acontece que cerca de 68% do Universo é energia escura. A matéria escura compõe cerca de 27%. O resto – tudo na Terra, tudo já observado com todos os nossos instrumentos, tudo matéria normal – acrescenta-se a menos de 5% do Universo. Para pensar sobre isso, talvez ele não deve ser chamado de “normal” que importa a todos, já que é uma pequena fração do Universo tal.

Uma explicação para a energia escura é que é uma propriedade de espaço. Albert Einstein foi a primeira pessoa a perceber que o espaço vazio não é nada. O espaço tem propriedades surpreendentes, muitos dos quais estão apenas começando a serem compreendidas. A primeira propriedade que Einstein descobriu é que é possível que mais espaço para vir à existência. Então, uma versão da teoria da gravidade de Einstein, a versão que contém um constante cosmológico,faz uma segunda previsão: “espaço vazio” pode possuir a sua própria energia.

Porque esta energia é uma propriedade do próprio espaço, ele não iria ser diluído como o espaço se expande. Como mais espaço passa a existir, mais deste espaço de energia apareceria. Como resultado, esta forma de energia faria com que o Universo se expandisse mais e mais rápido. Infelizmente, ninguém entende por que a constante cosmológica deve mesmo estar lá, e muito menos por que ela teria exatamente o valor correto para causar a aceleração observada do Universo.

Outra explicação para como o espaço adquire energia vem da teoria quântica da matéria. Nesta teoria, “espaço vazio” é realmente cheio de partículas (“virtuais”) temporários que continuamente se formam e depois desaparecem. Mas quando os físicos tentaram calcular quanta energia isso daria espaço vazio, a resposta saiu errada – errada por muito. O número saiu de 10.120 vezes muito grande. Isso é um 1 com 120 zeros depois dele. É difícil obter uma resposta tão ruim assim. Assim, o mistério continua.

Outra explicação para a energia escura é que é um novo tipo de fluido de energia dinâmica ou campo, algo que preenche todo o espaço, mas algo cujo efeito sobre a expansão do Universo é o oposto do que de matéria e energia normal. Alguns teóricos têm chamado este “quintessência”, após o quinto elemento dos filósofos gregos. Mas, se quintessência é a resposta, nós ainda não sabemos o que é, o que ele interage com, ou por que ela existe. Assim, o mistério continua.

A última possibilidade é que a teoria da gravidade de Einstein não seja correta. Que não só afeta a expansão do Universo, mas também afetaria a maneira que a matéria normal em galáxias e aglomerados de galáxias tem se comportado. Este fato seria uma maneira de decidir se a solução para o problema da energia escura é uma nova teoria da gravidade ou não: podemos observar como as galáxias se reúnem em grupos. Mas, se ele vir que é necessária uma nova teoria da gravidade, que tipo de teoria seria?

Como poderia descrever corretamente o movimento dos corpos no Sistema Solar, como a teoria de Einstein é conhecida por fazer, e ainda nos dão a previsão diferentes para o Universo que nós precisamos? Existem teorias,candidatos, mas nenhum é convincente. Assim, o mistério continua.

A única coisa que é necessário para decidir entre as possibilidades de energia escuras – uma propriedade do espaço, um novo fluido dinâmico, ou uma nova teoria da gravidade – é mais dados, melhores dados.