Matéria escura

Matéria escura

matéria escura - Wikilingue - Encydia

Imagem composta do cúmulo de galaxias CL0024+17 tomada pelo telescópio espacial Hubble mostra a criação de um efeito de lente gravitacional produto, em grande parte, da interacção gravitatoria com a matéria escura.

Em astrofísica e cosmología física chama-se matéria escura à matéria hipotética de composição desconhecida que não emite ou reflete suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente com os meios técnicos actuais mas cuja existência pode se inferir a partir dos efeitos gravitacionales que causa na matéria visível, tais como as estrelas ou as galaxias, bem como nas anisotropías do fundo cósmico de microondas. Não se deve confundir a matéria escura com a energia escura. De acordo com as observações actuais de estruturas maiores que uma galaxia, bem como a cosmología do Big Bang, a matéria escura constitui a grande maioria da massa no Universo observable. Fritz Zwicky utilizou-a pela primeira vez para declarar o fenómeno observado consistente com as observações de matéria escura como a velocidade rotacional das galaxias e as velocidades orbitais das galaxias nos cúmulos, as lentes gravitacionales de objectos de fundo pelos cúmulos de galáxias bem como o Cúmulo Bale (1E 0657-56) e a distribuição de temperatura de gás quente em galaxias e cúmulos de galaxias. A matéria escura também joga um papel central na formação de estruturas e a evolução de galaxias e tem efeitos mensuráveis na anisotropía da radiación de fundo de microondas. Todas estas linhas de provas sugerem que as galaxias, os cúmulos de galaxias e o Universo como um todo contêm muita mais matéria que a que interactúa com a radiación electromagnética: o restante é chamado "o componente de matéria escura".

A composição da matéria escura desconhece-se, mas pode incluir neutrinos ordinários e pesados, partículas elementares recentemente postuladas como os WIMPs e os axiones, corpos astronómicos como as estrelas anãs e os planetas (colectivamente chamados Machos) e as nuvens de gases não luminosos. As provas actuais favorecem os modelos em que o componente primário da matéria escura são as novas partículas elementares telefonemas colectivamente matéria escura não bariónica.

O componente de matéria escura tem bastante mais massa que o componente "visível" do Universo.^[1] No presente, a densidade de bariones ordinários e a radiación no Universo estima-se que são equivalentes aproximadamente a um átomo de hidrógeno por metro cúbico de espaço. Só aproximadamente o 5% da densidade de energia total no Universo (inferido dos efeitos gravitacionales) se pode observar directamente. Pensa-se que em torno do 23% está composto de matéria escura. O 72% restante pensa-se que consiste de energia escura, um componente inclusive mais estranho, distribuído difusamente no espaço.^[2] Alguma matéria bariónica difícil de detectar realiza uma contribuição à matéria escura, ainda que alguns autores defendem que constitui só uma pequena porção.^{[3] [4]} Ainda assim, há que ter em conta que de 5% de matéria bariónica estimada, a metade dela ainda não se encontrou, pelo que se pode considerar matéria escura bariónica: Todas as estrelas, galaxias e gás observable formam menos da metade dos bariones que se supõe deveria ter e se acha que toda esta matéria pode estar distribuída em filamentos gasosos de baixa densidade formando uma rede por todo o universo e em cujos nós se encontram os diversos cúmulos de galaxias. Recentemente (maio de 2008) o telescópio XMM-Newton da agência espacial européia tem encontrado provas da existência de dita rede de filamentos.^[5]

A determinação da natureza desta massa ausente é um dos problemas mais importantes da cosmología moderna e a física de partículas. Pôs-se de manifesto que os nomeies "matéria escura" e a "energia escura" servem principalmente como expressões de nossa ignorância, quase como os primeiros mapas etiquetados como "Terra incógnita".^[2]

Provas observacionales

A primeira pessoa em proporcionar provas e inferir a existência do fenómeno que se chamou "matéria escura" foi o astrofísico suíço Fritz Zwicky, do Instituto Tecnológico de Califórnia (Caltech) em 1933 .^[6]

Aplicou o teorema de virial ao cúmulo de galaxias Coma e obteve provas de massas não visíveis. Zwicky estimou a massa total do cúmulo baseada nos movimentos das galaxias cerca de sua borda. Quando comparou esta massa estimada com uma baseada no número de galaxias e com o brilho total do cúmulo, encontrou que tinha umas 400 vezes mais massa da esperada. A gravidade das galaxias visíveis no cúmulo estaria longe de ser demasiado pequena para tal velocidade de órbita, com o que se precisa algo adicional. Isto é conhecido como o "problema da massa desaparecida". Baseando nestas conclusões, Zwicky inferiu que teria que ter alguma forma de matéria não visível que proporcionaria suficiente massa e gravidade para suportar o cúmulo conjuntamente.

Muitas das provas da matéria escura vêm do estudo dos movimentos das galaxias. Muitas destas parecem ser bastante uniformes, com o que o teorema de virial da energia cinética total deveria ser a metade do total da energia gravitacional de enlace das galaxias. Experimentalmente, no entanto, achou-se que a energia cinética total é muito maior: em particular, assumindo que a massa gravitacional é devida só à matéria visível da galaxia, as estrelas afastadas do centro das galaxias têm velocidades muito maiores que as preditas pelo teorema de virial. A curva de rotação galáctica que ilustra a velocidade de rotação em frente à distância do centro da galaxia, não se pode explicar só mediante a matéria visível. Assumindo que a matéria visível forma só uma pequena parte do cúmulo é a maneira mais singela de ter em conta isto. As galaxias mostram signos de estar compostas principalmente de um halo de matéria escura concentrado centralmente com uma simetría quase esférica com a matéria visível concentrada em um disco no centro. As galaxias de brilho débil superficial são fontes importantes de informação para o estudo da matéria escura, já que têm uma baixa relação de matéria visível em frente a matéria escura e têm umas quantas estrelas brilhantes no centro que danifica as observações da curva de rotação de estrelas periféricas.

De acordo com os resultados publicados em agosto de 2006, a matéria escura observou-se por separado da matéria ordinária^{[7] [8]} através de medidas do Cúmulo Bala, realmente duas cúmulos de galaxias próximos que colisionaron faz uns 150 milhões de anos.^[9] Os pesquisadores analisaram os efeitos das lentes gravitacionales para determinar a massa total da distribuição no casal e compararam com os mapas de raios X de gases quentes, que se pensavam que constituíam a grande maioria da matéria ordinária nos cúmulos. Os gases quentes interactuaron durante a colisão e permaneceram cerca do centro. As galaxias individuais e a matéria escura não interactuaron e estão mais afastadas do centro.

O Dr. Myungkook James Jee e seus colegas anunciaram o 15 de maio de 2007 a descoberta de um anel pequeno de matéria escura de 2,6 milhões de anos luz de largo que envolve ao CL0024+17, um grande cúmulo de galaxias a uns 5.000 milhões de anos luz.^[10] A observação de sua matéria escura estava no caminho de seu efeito de lente gravitacional na luz que vinha desde por trás do cúmulo como se foi vista pela agora rotaciona Câmara avançada para sondagens (ACS) do Telescópio Espacial Hubble. Richard Massey do Caltech, editor de um mapa de matéria escura com meio milhão de Galaxias, diz que este anúncio só vem de um instrumento e que "o sinal é muito débil. Algumas pessoas ainda acham que não é mais que um truque". Os estudos que o confirmem terão que esperar até que o James Webb Space Telescope seja lançado em 2013 a não ser que a ACS do Hubble se conserte por uma missão espacial.

Curvas de rotação galáctica

Curva de rotação de uma galaxia torque típico: predito (A )e observado (B). A matéria escura explicaria a aparência plana da curva de rotação a rádios grandes.

Durante quase 40 anos após as observações iniciais de Zwicky, nenhuma outra observação corroborando as observações indicou que a relação massa-luz era diferente da unidade (uma alta relação massa-luz indica a presença da matéria escura). Então, no final dos anos 1960 e 1970, Lado Rubin, uma jovem astrónoma no Departamento de Magnetismo Terrestre do Carnegie Institution of Washington apresentou achados baseados em um novo espectrógrafo muito sensível que podia medir a curva de velocidade de galaxias torques com um grau de precisão maior que qualquer outro conseguido anteriormente. Junto com seu colega de staff Kent Ford, Rubin anunciou em um encontro em 1975 da American Astronomical Society a espantosa descoberta de que muitas estrelas em diferentes órbitas de galaxias torques giravam a quase a mesma velocidade angular, que implicava que suas densidades eram muito uniformes para além da localização de muitas das estrelas (o bulbo galáctico). Este resultado sugere que inclusive a gravidade newtoniana não se aplica universalmente ou que, conservativamente, mais de 50% da massa das galaxias estava contida no relativamente escuro halo galáctico. Esta descoberta foi inicialmente tomada com escepticismo mas Rubin fez questão de que as observações eram correctas. Finalmente, outros astrónomos começaram a corroborar seu trabalho e cedo conseguiu-se determinar muito bem o facto de que muitas galaxias estivessem dominadas por "matéria escura", as excepções pareciam ser as galaxias com relações massa-luz próximas às das estrelas. Consequência disto, numerosas observações têm indicado a presença de matéria escura em várias partes do cosmos. Junto com os achados de Rubin para as galaxias torques e o trabalho de Zwicky sobre os cúmulos de galaxias, as provas observacionales para a matéria escura têm-se estado colectando durante décadas até o ponto de que hoje muitos astrofísicos aceitam sua existência. Como um conceito unificador, a matéria escura é uma das características dominantes consideradas na análise de estruturas na ordem da escala galáctica e maiores.

Velocidade de dispersión de galaxias

O trabalho pioneiro de Rubin tem sobrevivido à prova do tempo. As medidas das curvas de velocidade em galaxias em torque cedo continuaram com velocidades de dispersión de galaxias elípticas. Enquanto algumas vezes aparece com menores relaciones massa-luz, as medidas de elípticas seguem indicando um relativamente alto conteúdo em matéria escura. Assim mesmo, as medidas dos meios interestelares difusos encontrados na borda das galaxias indicam não só as distribuições de matéria escura que se estendem para além do limite visível das galaxias, senão também de que as galaxias são virializadas acima de dez vezes sua rádio visível. Isto tem o efeito de flexão da matéria como uma fracção da soma total de matéria de gravitación a partir de 50% medido por Rubin até a actualmente afectada de quase o 95%.

Há lugares onde a matéria escura parece ser um pequeno componente ou estar totalmente ausente. Os cúmulos globulares não mostram nenhuma evidência de que contêm matéria escura, ainda que suas interacções orbitais com as galaxias mostram provas para a matéria escura galáctica. Durante algum tempo, as medidas do perfil de velocidade de estrelas parecia indicar a concentração da matéria escura no disco galáctico da Via Láctea, no entanto, agora parece que a alta concentração da matéria bariónica no disco da galaxia (especialmente no médio interestelar) pode contar para este movimento. os perfis das massas das galaxias pensa-se que parecem muito diferentes dos perfis da luz. O modelo típico para as galaxias de matéria escura é uma distribuição lisa e esférica em halos virializados. Esse teria que ser o caso para evitar os efeitos dinâmicos a pequena escala (estelar). As recentes investigações reportadas em janeiro de 2006 desde a Universidade de Massachusetts, Amherst explicaria a previamente misteriosa comba no disco da Via Láctea pela interacção da Grande e a Pequena Nuvem de Magallanes e a predita de um incremento de 20 vezes a massa da Via Láctea tendo em conta a matéria escura.

Recentemente (2005), os astrónomos da Universidade de Cardiff dizem que têm descoberto uma galaxia composta quase inteiramente de matéria escura, a 50 milhões de anos luz do Cúmulo de Virgo, que foi nomeada VIRGOHI21.^[11] Inusualmente, VIRGOHI21 não parece conter nenhuma estrela visível: foi vista com observações de rádio-frequência de hidrógeno. Baseada nos perfis de rotação, os cientistas estimam que este objecto contém aproximadamente 1000 vezes mais energia escura que o hidrógeno e tem uma massa total de um décimo da Via Láctea na que vivemos. Por comparação, a Via Láctea acha-se que tem umas 10 vezes tanta matéria escura que matéria ordinária. Os modelos do Big Bang e da Estrutura a grande escala do Universo têm sugerido que tais galaxias escuras deveriam ser muito comuns no Universo, mas nenhuma tem sido detectada previamente. Se a existência desta galaxia escura é confirmada, proporcionará uma grande prova para a teoria da formação de galaxias e propõe problemas para explicações alternativas à matéria escura.

Matéria perdida em cúmulos de galaxias

Efeito das lentes gravitacionales fortes observado pelo Telescópio espacial Hubble em Abell 1689 que indica a presença de matéria escura. Agrandar a imagem para ver os arcos produzidos pelas lentes gravitacionales. Créditos: NASA/ESSA

A matéria escura também afecta a agrupamentos galácticos. As medidas de Raios X do quente gás intracumular correspondem-se intimamente às observações de Zwicky de relacione-las massa-luz para grandes cúmulos de quase 10 a 1. Muitos dos experimentos do Observatório de raios X Chandra utilizam esta técnica para determinar independentemente a massa dos cúmulos.

O cúmulo de galaxias Abell 2029 está composto de milhares de galaxias envolvidas em uma nuvem de gás quente e uma quantidade de matéria escura equivalente a mais de 10¹⁴ Sóis. No centro deste cúmulo há uma enorme galaxia com forma elíptica que se pensa que tem sido formada a partir da união de muitas galaxias mais pequenas.^[12] As velocidades orbitais de galaxias medidas dentro dos cúmulos de galaxias são consistentes com as observações de matéria escura.

Outra ferramenta importante para as observações futuras da matéria escura são as lentes gravitacionales. Estas lentes são um efeito da relatividad geral para predizer que as massas que não depende da dinâmica e assim é um médio completamente independente de medir a energia escura. Nas lentes fortes, a distorsión observada das galaxias de fundo em arcos quando a luz passa através de uma lente gravitacional, tem sido observada ao redor de um cúmulo um pouco distante incluindo o Abell 1689. Medindo a distorsión da geometria, pode-se obter a massa do cúmulo que causa o fenómeno. Em dúzias de casos onde se fez isto, as relaciones massa-luz obtidas se correspondem às medidas de matéria escura dinâmica dos cúmulos.

Talvez mais convincente, se desenvolveu uma técnica durante os últimos 10 anos chamada lentes débis que observa as distorsiones de galaxias a uma microescala nas grandes expedições devidas a objectos de fundo através de análise estatísticos. Examinando o esquilado da deformação das galaxias de fundo adjacentes, os astrofísicos podem caracterizar a distribuição média de energia escura por meios estatísticos e têm encontrado relacione-las massa-luz que se correspondem com as densidades de matéria escura preditas por outras medidas de estruturas a grande escala. A correspondência das duas técnicas de lentes gravitacionales junto com outras medidas de matéria escura têm convencido a quase todos os astrofísicos de que a matéria escura realmente existe como um grande componente da composição do Universo.

Formação de estruturas

A matéria escura é crucial para o modelo do Big Bang da cosmología como um componente que se corresponde directamente às medidas dos parámetros associados com a métrica FLRW à relatividad geral. Em particular, as medidas das anisotropías do fundo cósmico de microondas correspondem-se a uma cosmología onde grande parte da matéria interactúa com os fotones de forma mais débil que as forças fundamentais conhecidas que acoplam as interacções da luz com a matéria bariónica. Assim mesmo, se precisa uma quantidade significativa de matéria não-barionica fria para explicar a estrutura a grande escala do universo.

As observações sugerem que a formação de estruturas no Universo procede hierarquicamente, com as estruturas mais pequenas se unindo até formar galaxias e após cúmulos de galaxias. Segundo unem-se as estruturas na evolução do Universo, começam a "acender-se" já que a matéria bariónca aquece-se através da contracção gravitacional e os objectos aproximam-se ao equilíbrio hidrostático. A matéria barionica ordinária teria uma temperatura demasiado alta e demasiada pressão libertada desde o Big Bang para colapsar e formar estruturas mais pequenas, como estrelas, através da instabilidade de Jeans. A matéria escura actua como um compactador de estruturas. Este modelo não só se corresponde com investigações estatísticas da estrutura visível no Universo senão também se correspondem de forma precisa com as predições de matéria escura da radiación de fundo de microondas.

Este modelo inverso de formação de estruturas precisa algo do tipo da matéria escura para ter sucesso. As grandes simulações por computador de milhares de milhões de partículas de matéria escura utilizaram-se para confirmar que o modelo de matéria escura fria da formação de estruturas é consistente com as estruturas observadas no Universo através das expedições de galaxias, como a Sloan Digital Sky Survey e a 2dF Galaxy Redshift Survey, bem como as observações do bosque Lyman-alfa. Estes estudos têm sido cruciais na construção do modelo Lambda-CDM que mede os parámetros cosmológicos, incluindo a fracção do Universo formada por bariones e a matéria escura.

Composição da matéria escura

Problemas não resolvidos da física : Que é a matéria escura? Como se gera? Está relacionada com a supersimetría?

Ainda que a matéria escura foi detectada por lentes gravitacionales em agosto de 2006,^[13] muitos aspectos da matéria escura continuam sendo especulativos. O experimento DAMA/NaI afirma ter detectado directamente matéria escura passando através da Terra, ainda que muitos cientistas seguem sendo cépticos ao respecto, já que os resultados negativos de outros experimentos são (quase) incompatíveis com os resultados do DAMA se a matéria escura consiste em neutralinos .

Os dados de várias linhas de provas, como o problema da rotação das galaxias, as lentes gravitacionales, a formação de estruturas e a fracção de bariones em cúmulos e a abundância de cúmulos, combinada com provas independentes para a densidade bariónica, indicam que o 85-90% da massa no Universo não interactúa com a força electromagnética. Esta "matéria escura" se evidência por seu efeito gravitavional. Têm-se postulado várias categorias de matéria escura.

• Matéria escura bariónica.
• Matéria escura não-bariónica^[14] que está dividida em três tipos diferentes:
  • Matéria escura quente: partículas não bariónicas que se movem ultrarrelativistamente.^[15]
  • Matéria escura temperada: partículas não bariónicas que se movem relativistamente.
  • Matéria escura fria: partículas não bariónicas que não se movem relativistamente.^[16]

Davis e outros escreveram em 1985 :

A matéria escura quente consiste em partículas que viajam com velocidades relativistas. Conhece-se um tipo de matéria escura quente, o neutrino. Os neutrinos têm uma massa muito pequena, não interactúan através de forças electromagnéticas ou da força nuclear forte e são por tanto, muito difíceis de detectar. Isto é o que lhes faz atraente como matéria escura. No entanto, os limites dos neutrinos indicam que os neutrinos ordinários só faz uma pequena contribuição à densidade de matéria escura.

A matéria escura quente não pode explicar como as galaxias individuais se formaram do Big Bang. A radiación de fundo de microondas medida pelo COBE e o WMAP, é incrivelmente lisa, indica que a matéria se agrupou em escalas muito pequenas. As partículas de movimento rápido, no entanto, não podem se agrupar em tais pequenas escalas e, de facto, suprimem o agrupamento de outra matéria. A matéria escura quente, ainda que certamente existe em nosso Universo em forma de neutrinos, é por tanto, a única parte da história.

Distribuição estimada de matéria e energia escura no Universo.

O Modelo de Concordancia precisa que, para explicar a estrutura no Universo, é necessário invocar a matéria escura fria (não-relativista). As grandes massas, como os buracos negros do tamanho de galaxias podem ser descartados com as bases dos dados das lentes gravitacionales. As possibilidades envolvendo matéria bariónica normal incluem anãs marrones ou talvez pequenos e densos pedaços de elementos pesados, como objectos que são conhecidos como Objectos de tipo halo em massa compactos (massive compact halo object) ou "Machos". No entanto, os estudos da Nucleosíntesis do Big Bang têm convencido a muitos cientistas de que a matéria bariónica como os Machos não podem ser mais que uma pequena fracção da matéria escura total.

No presente, o ponto de vista mais comum é que a matéria escura é principalmente não-bariónica, composta de uma ou mais partículas elementares diferentes dos normais elétrons, protones, neutrones e os neutrinos conhecidos. As partículas propostas mais comuns são os axiones, neutrinos estéreis e WIMPs (partículas em massa de interacção débil, incluindo neutralinos). Nenhuma destas é parte do modelo regular de física de partículas, mas podem aparecer em extensões ao modelo regular. Muitos modelos supersimétricos ocasionam naturalmente os WIMPs em forma de neutralinos . Os pesados, neutrinos estéreis existem em extensões do modelo regular que explica a pequena massa dos neutrinos através do mecanismo do balancín.

As buscas experimentales destes candidatos a matéria escura têm sido levadas a cabo e seguem adiante. Estes esforços podem-se dividir em duas grandes categorias: detecção directa, nos que as partículas de matéria escuras se observam em um detector e a detecção indirecta, que procura os produtos das aniquilaciones de matéria escura. Os experimentos de detecção de matéria escura têm descartado alguns modelos de WIMP e axiones. Também há vários experimentos reclamando provas positivas da detecção de matéria escura, como o DAMA/NaI e o Egret, mas estas estão longe de ser confirmadas e difíceis de reconciliar com os resultados negativos de outros experimentos. Várias buscas da matéria escura estão actualmente em processo, como a Cryogenic Dark Matter Search na Mina de Soudan e o experimento XENON em Grande Sasso e muitas novas tecnologias que estão em desenvolvimento, como o experimento ArDM.

Em investigações publicadas completamente na primavera de 2006, os pesquisadores do Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge afirmam ter calculado que a energia escura só vem em cúmulos maiores de 1.000 anos luz de rádio, implicando uma velocidade média para as partículas de matéria escura de 9 km/s, uma densidade de 20 amu/cm³ e uma temperatura de 10.000 kelvins.^[18]

Problema da matéria escura

Estimativas baseadas nos efeitos gravitacionales da quantidade de matéria presente ao Universo sugerem, consistentemente, que há muita mais matéria da que é possível observar directamente. Ademais, a existência de matéria escura resolveria várias inconsistencias na teoria do Big Bang. Acha-se que a maioria da massa do Universo existe nesta forma. Determinar qual é a natureza da matéria escura é o chamado "problema da matéria escura" ou "problema da massa desaparecida" e é um dos mais importantes da cosmología moderna.

A questão da existência da matéria escura pode parecer irrelevante para nossa existência na Terra mas o facto de que exista ou não afecta ao destino último do Universo. Sabe-se que o Universo se está a expandir, pelo corrimiento ao vermelho que apresenta a luz dos corpos celestes distantes. Se não tivesse matéria escura, esta expansão continuaria para sempre. Se a actual hipótese da matéria escura é correcta, e dependendo da quantidade de matéria escura que tenha, a expansão do Universo poderia se reduzir, se deter ou, inclusive, se investir (o que produziria o fenómeno conhecido como Big Crunch). A importância da matéria escura para o destino final do Universo, no entanto, tem-se relativizado nos últimos anos, em que a existência de uma constante cosmológica e de uma energia escura parece ter ainda maior importância. Segundo as medidas realizadas no 2003 e em 2006 pelo satélite WMAP, a expansão do Universo está a acelerar-se, e seguir-se-á acelerando devido à existência da energia escura, ainda que sem causar um Big Rip.

Explicações alternativas

Modificações da gravidade

Uma explicação alternativa às incógnitas propostas pela matéria escura é supor que as inconsistencias observadas são devidas a um entendimento incompleto da Gravidade. Para explicar as observações, a grandes distâncias, as forças gravitacionales são mais fortes do que indicar-nos-iam a mecânica newtoniana. Por exemplo, isto poderia ocorrer se assume um valor negativo para a constante cosmológica (o valor da qual se crê positivo em função de recentes observações) ou se se assume a teoria da Dinâmica newtoniana modificada (MOND),^[19] que corrige as Leis de Newton para acelerações pequenas. No entanto, a construção de uma teoria MOND relativista tem sido problemática e não está claro como se pode reconciliar com as medidas de lentes gravitacionales na reflexão da luz ao redor das galaxias. A principal teoria MOND relativista, proposta por Jacob Bekenstein em 2004 é telefonema TeVeS (Tensor-Vetor-Scalar) e resolve muitos dos problemas das primeiras tentativas. Uma teoria de gravidade modificada (MOG) proposta por John Moffat, baseada na Teoria Gravitacional Não-Simétrica (NGT), é também uma alternativa à matéria escura.

Outra teoria é a Expansão cosmica em escala (SEC).^[20] Outra aproximação, proposta por Arrigo Finzi em 1963 e por Robert Sanders em 1984 , é substituir o potencial gravitacional pela seguinte expressão:

onde B e são parámetros ajustables.

Em qualquer caso, tais aproximações têm dificuldades explicando a diferença no comportamento das diferentes galaxias e clústeres, em mudança, tais discordâncias podem ser facilmente compreendidas assumindo diferentes quantidades de matéria escura. As observações sobre a rotação das galaxias indicam que ao redor de 90% da massa de uma galaxia não é visível e só pode ser detectada por seus efeitos gravitacionales.

Alexander Mayer acaba de anunciar uma hipótese baseada nas inconsistencias observadas na sincronização do sistema GPS e outras anomalías. Em dita hipótese o aumento do corrimiento para o vermelho observado em galaxias longínquas e o aparente excesso de massa do universo que faz necessário dita matéria escura não são mais que erros de medida fruto de uma incorreta formulación da Teoria da Relatividad Geral. Segundo a nova formulación de Alexander Mayer o universo não precisa da existência nem de energia nem de matéria escura.

O problema principal com estas explicações alternativas é que não explicam as anisotropías do fundo cósmico de microondas, que por outro lado, sim predizem a existência de matéria escura não bariónica.

Em agosto de 2006, um estudo de colisão de cúmulos de galaxias afirmava demonstrar que, inclusive em uma hipótese de gravidade modificada, a maioria da massa tem que ser alguma forma de matéria escura demonstrando que quando a matéria regular é varrida" de um cúmulo, os efeitos gravitacionales da matéria escura (que se pensava que não interactuaba aparte de seu efeito gravitacional) permanecem.^[21] Um estudo afirma que TeVeS pode produzir o efeito observado, mas isto continua precisando que a maioria da massa esteja em forma de matéria escura, possivelmente em forma de neutrinos ordinários.^[22] Também a Teoria Gravitacional Não-Simétrica tem afirmado que qualitativamente encaixa com as observações sem precisar a exótica matéria escura.^[23]

Explicações de mecânica cuántica

Em outra classe de teorias tenta-se reconciliar a Gravidade com a Mecânica cuántica e obtêm-se correcções à interacção gravitacional convencional. Em teorias escalar-tensoriales, os campos escalares como o campo de Higgs se acopla à curvatura dada através do tensor de Riemann ou seus traças. Em muitas de tais teorias, o campo escalar tanto faz ao campo de inflação, que é necessário para explicar a inflação cósmica do Universo após o Big Bang, como o factor dominante da quintaesencia ou energia escura. Utilizando uma visão baseada no Grupo de Renormalización, M. Reuter e H. Weyer têm demonstrado^[24] que a constante de Newton e a constante cosmológica podem ser funções escalares no espaço-tempo se se associam as escalas de renormalización aos pontos do espaço tempo.

Na teoria da relatividad de escala Laurent Nottale, o espaço-tempo é contínuo mas não diferenciable, conduzindo ao aparecimento de uma Equação de Schrödinger gravitacional. Como resultado, aparecem os efeitos de cuantización a grande escala.^[25] Isto faz possível predizer correctamente as estruturas a grande escala do Universo sem a necessidade das hipóteses da matéria escura.

Matéria escura na cultura popular

Em alguns videojuegos e outros trabalhos de ficção aparecem menções à matéria escura. Em tais casos, normalmente atribuem-se-lhe propriedades físicas ou mágicas extraordinárias. Tais descrições com frequência são inconsistentes com as propriedades da matéria escura propostas na física e a cosmología. Por exemplo:

• A série de televisão Futurama, na que a matéria escura é maloliente, serve de combustível às naves espaciais e é tão densa que 10 cm³ pesam mais de 5000 kilogramos.
• No videojuego de GBA Golden Sun: A Idade Perdida, a matéria escura aparece como um material que pode ser utilizado para fabricar armas e escudos.
• No videojuego de Wii Super Mario Galaxy, a matéria escura aparece com a propriedade de criar buracos em solos, buracos que "projectam" a matéria escura, e finalmente, com uma propriedade particular de desintegrar a quem o toque (neste caso Mario ou Luigi).
• No videojuego MMORPG Maple Story, a matéria escura aparece como um objecto que se consegue por Cash, que com a culminación de certas missões, dão certos equipamentos e armas raras e ventajosas.
• Na saga Final fantasy a matéria escura é um item usado para criar pociones, armas, outros tipos de artefactos.
• No videojuego para N64 Kirby 64: The Cristal Shards o inimigo é um ser chamado "Dark Matter" ou matéria escura em espanhol que parece estar composto desta mesma.
• No videojuego para GC Metroid Prime 2: Echoes a história decorre entre um planeta e seu semelhante criado a partir de energia escura. Tanto a protagonista como alguns inimigos são capazes de usar matéria escura como armamento.
• No videojuego para SNES Chrono Trigger, Magus tem a última técnica denominada dark matter (ou em espanhol "matéria escura").
• No videojuego para PS2 Final Fantasy XII, a matéria escura é um objecto muito poderoso que pode se usar para atacar aos inimigos.

Referências

Enlaces externos

• The DAMA Project
• Método de Multimensajeros para a Detecção da Matéria Escura. Projecto espanhol do Programa Consolider-Talento 2010.
• "De que está feito o Universo? (Das partículas elementares à matéria escura)" - por Carlos Muñoz
• Vídeo sobre a Matéria Escura
• Visibilidade/Detectabilidad da Matéria Escura (3 de janeiro de 2007)
• Encontrado: Grande parte do Universo - por Phil Plait
• Matéria Escura Quente - por Martin White
• "Grande parte de nosso Universo está Desaparecida" - Horizon vídeo
• "Partículas de Matéria Escura: Provas, Candidatas e Restrições" - por G. Bertone, D. Hooper e J. Silk
• "Buscas Experimentales da Matéria Escura" - por Timothy J. Sumner
• "A matéria escura saiu da frio" - BBC News 5 de fevereiro de 2005.
• "Os astrónomos encontram a Galaxia sem Estrelas" - BBC News 23 de fevereiro de 2005.
• "Ao Princípio" - The Economist 13 de janeiro de 2005.
• As galaxias elípticas também têm halo de matéria escura
• Artigos recentes sobre matéria escura em arXiv.org
• Entrevista radiofónica a Carlos Muñoz a respeito de que está feito o Universo Onda Regional de Múrcia
• NASA Encontra Provas Directas de Matéria Escura (imagens), (texto)
• Artigo sobre Provas Directas de Matéria Escura
• Notícias e Vídeos de Mapas 3D Map de andamios de Matéria Escura da ESSA/Hubble
• A matéria escura existe CNN.com
• Artigos de introdução à matéria escura
• Paródia do Avanço de Notícias sobre a Verdadeira Natureza da Matéria Escura
• "A equipa encontra provas' da matéria escura" Paul Rincão (2006) BBC on-line. Primeira prova directa da matéria escura
• A Matéria Escura Existe por Sejam M. Carroll.
• Problemas da Massa Desaparecida da Cosmología por Robert Fritzius
• Um grande achado na caça da escurridiza matéria escura
• Vendo o invisível (SeedMagazine.com)
• Estrelas negras no princípio dos tempos?
• Os segredos da matéria escura. Parte 1 e parte 2, parte 3, Parte 4, Parte 5, Parte 6, Parte 7, Parte 8,
• A Matéria Escura em (Sérios) Problemas? Parte I Por Jorge A. Vázquez e Gema Hebrero

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