Conheça os mistérios que mais intrigam os cientistas

Science publica série de artigos sobre as questões que mais intrigam os cientistas e mostra como o homem está longe de compreender totalmente o cosmos

(Estado de Minas) Tentar entender o universo é um grande desafio não só para leigos. Cientistas do mundo todo quebram a cabeça na tentativa de explicar o que, afinal de contas, é tudo isso que nos cerca, ou melhor, que nos compõe. Apesar dos vários estudos e investimentos milionários na área, ainda são inúmeros os mistérios que rondam a astronomia. Na edição de hoje da revista Science, uma série de oito artigos escritos por seus jornalistas congrega alguns desses grandes enigmas.

Robert Coontz, editor da série, explica que, como critério de escolha, foram destacados “mistérios” difíceis de solucionar e não somente questões que os cientistas possam, provavelmente, resolver dentro de alguns anos. O que é a energia escura e quão quente é a matéria escura são exemplos de temas abordados na série. Além deles, Coontz afirma que uma das preocupações da revista foi abordar também os temas de escala relativamente menor, que representam a parte do universo mais compreensível aos cientistas. Como as estrelas explodem? O que reionizou o universo? Qual é a origem da maioria dos raios cósmicos energéticos? Todas essas perguntas são destacadas na série.

Para explicar melhor os desafios da astronomia contemporânea, o Estado de Minas entrevistou dois grandes especialistas da área: João Steiner, astrônomo da Universidade de São Paulo (USP) e um dos responsáveis pela construção do Observatório Soar, e Eduardo do Couto e Silva, físico de partículas da Universidade de Brasília (UnB) e membro do Fermi Gamma Ray Space Telescope, lançando pela Nasa. Sobre o assunto, os dois concordam que os cientistas ainda desconhecem muito mais do que conseguem entender. “Tudo o que sabemos do universo em termos de matéria, estrelas, galáxias equivale a 5% . Não temos ideia do que seja a energia escura e a matéria escura, que representam 95% da composição do cosmos”, afirma Steiner. “O ser humano se pergunta onde estamos, do que somos feitos. Temos teorias, teses, mas sabemos muito pouco”, acrescenta Couto.

Energia escura
O conceito de energia escura foi criado há apenas 14 anos, como um dos resultados de estudos sobre explosões de estrelas distantes chamadas supernova tipo IA. Os cientistas buscavam entender a expansão do universo durante sua vida de 13,7 bilhões de anos. Apesar de essa expansão ser conhecida e aceita, esperava-se que ela ocorresse a uma velocidade cada vez menor (desacelerada), devido à ação da gravidade das galáxias e estrelas, que atraem os elementos dispersos no espaço. “Para o choque de todo mundo, foi detectado o contrário: o universo está se expandindo em velocidade acelerada”, explica o astrônomo João Steiner.

Nesse momento, ficou claro que deveria ter “outra coisa” por trás dessa aceleração, como se uma “energia escura” estivesse esticando o espaço. Atualmente, a natureza dessa energia é provavelmente o mais profundo mistério da cosmologia e da astrofísica. O que se sabe é que ela tem um efeito oposto ao da gravidade. De acordo com o astrofísico Eduardo do Couto, “enquanto a gravidade tenta atrair tudo o que há no espaço, estando ligada à contração do universo, a energia escura afastaria tudo, estando ligada então à sua expansão”. Em princípio, novas descobertas que expliquem melhor esses fenômenos podem até mesmo botar em xeque a teoria gravitacional. “Não é a única alternativa, podemos especular outras, mas pode ser real que a Teoria da Gravidade esteja errada”, pondera Steiner.

Matéria escura
Essa teoria surgiu como tentativa de entender por que as galáxias se mantêm juntas ao invés de se repelirem. Os atrônomos acreditam que alguma “matéria escura” invisível fornece a gravidade necessária para aproximá-las e representa 23% de tudo o que compõe o universo. “Foram detectados esses enormes campos que não emitiam luz, mas sabia-se que havia massa ali, porque essas regiões alteram a velocidade dos planetas e estrelas que passam por elas”, explica Eduardo do Couto.

O problema é que muito pouco se sabe sobre esse elemento que forma grande parte de tudo que existe. Um dos grandes enigmas diz respeito à sua temperatura. A teoria clássica afirma que a matéria escura deve ser extremamente fria, entretanto estudos recentes com galáxias anãs têm colocado em xeque essa crença, indicando que ela pode ser, ao menos, morna. Segundo Couto, frio e quente têm a ver com a velocidade das partículas que compõem a matéria escura. “Se forem partículas com velocidade muito alta, como é o caso do neutrino, elas serão mais quentes, mas se forem partículas com velocidade baixa, como o neutralino, elas já serão mais frias”, explica. Essa diferença pode explicar, por exemplo, o posicionamento de galáxias, ou lançar mais dúvidas sobre por que o Universo se organiza de determinado jeito.

Couto, no entanto, diz que os mistérios envolvidos não desqualificam a existência da matéria escura. Apesar de serem investidos milhões em equipamentos de ponta e profissionais extremamente qualificados, os recursos disponíveis podem não ser ainda suficientes para detectar as minúcias do cosmos.

O sumiço da matéria ordinária
Para descrever e entender o universo, é preciso, primeiro, saber do que ele é constituído e onde estão dispostos os seus componentes. Ocorre que astrônomos e astrofísicos ainda estão muito longe de completar esste inventário. Além do enigma sobre a natureza da energia e da matéria escuras, que compõem 95% dos cosmos, os 5% restantes – ou seja, a matéria ordinária – também trazem dúvidas. Uma das maiores é por que ela está diminuindo. Por meio de telescópios cada vez mais precisos, foi possível comparar a quantidade de matéria ordinária (também chamada bariônica) existente no início do universo – a ciência já conseguiu medi-los quando o universo tinha apenas 380 mil anos – e atualmente. A surpresa está justamente aí: os números caem misteriosamente, como se ela fosse progressivamente desaparecendo da história cósmica, contrariando as teorias que previam que essa quantidade devesse permanecer igual. “A pergunta é: não conseguimos medir (corretamente) porque não temos instrumentos que nos permitem esse grau de precisão ou não conseguimos porque a teoria está errada?”, resume Eduardo do Couto. Uma hipótese apresentada por João Steiner é de que esses “bárions perdidos” estejam dispostos nos espaços entre as galáxias. “Entre a Via Láctea e a nossa vizinha Andrômeda, há um espaço vazio. Se ele for composto por um gás muito quente, em forma de prótons e elétrons livres, fica muito difícil detectar a presença dos bárions. Como o espaço é muito grande, há inúmeros lugares para eles se esconderem”, explica.

Explosão das estrelas
A principal causa da explosão de estrelas é conhecida desde 1941, tendo sido descoberta pelo brasileiro Mário Schenberg: isso ocorreria em decorrência de um jogo de forças entre a energia gerada no interior das estrelas, ligada ao movimento de expansão e à formação de elementos mais pesados responsáveis pelo aumento da força gravitacional, agindo a favor da contração. Entretanto, as explicações sobre os detalhes do fenômeno e sua simulação em supercomputadores ainda deixam a desejar. Algumas estrelas despertam a atenção especial por sua explosão em uma gigante bola de fogo conhecida como supernova, que produz o brilho de múltiplos sóis e chega, às vezes, a ofuscar galáxias inteiras. Eventualmente, quem ganha é a gravidade, provocando assim um processo que leva à explosão e ao fim da vida de uma estrela. Como explica o físico de partículas Eduardo do Couto, a explosão de estrelas supernova pode estar associada ainda com o surgimento dos buracos negros. “Não é toda explosão que causa isso, são necessárias condições específicas desde o nascimento de uma estrela até a sua morte para que sua parte central entre em colapso e produz a explosão de raios gama.”
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