O telescópio espacial internacional James Webb foi lançado ao espaço no final do ano passado e, há meses, divulga novas fotos do universo corriqueiramente. Além de planetas do Sistema Solar, como por exemplo Júpiter, Marte e Netuno, o dispositivo já reproduziu imagens da galáxia IC 5332, localizada a 29 mil anos-luz de distância da Via Láctea, e do exoplaneta HIP 65426 b, um gigante gasoso que fica a 355 anos-luz de distância da Terra.
Um dos objetivos do telescópio é o de tentar identificar o início do universo e como as primeiras estrelas e galáxias se formaram. Além das origens da realidade em que estamos inseridos, há diversas propriedades que, até hoje, os cientistas não conseguiram compreender. Esse é o caso da matéria escura e da energia escura, que não podem ser enxergadas pelos seres humanos e podem estar relacionadas com a existência de buracos negros.
Em entrevista exclusiva ao site da TV Cultura, Sérgio Sacani explica os conceitos tanto da matéria quanto da energia escura e reflete se nós realmente estamos prontos para todas as descobertas que o James Webb pode proporcionar.
Graduado em Geofísica pela Universidade de São Paulo, Mestre em Ciências e Engenharia do Petróleo pela Universidade de Campinas e Doutor em Geociências pela Universidade de Campinas, ele é dono do Space Today, um site, blog e canal de notícias científicas, focado principalmente em astronomia, astronáutica, astrofísica e física. É, atualmente, a maior comunidade astronômica do Brasil. Ele também tem seu podcast, o Ciência Sem Fim.
(Credito: NASA, ESA and J. Olmsted)
Buraco Negro
Um buraco negro nasce, basicamente, após a morte de uma grande estrela. O termo se dá pois ele é um corpo celeste com uma densidade enorme, do qual nem mesmo a luz pode "escapar". Apesar de ter sido teorizado no início do século passado, apenas em 2019 a humanidade conseguiu capturar uma imagem real de um buraco negro.
Ao falar sobre o tema, Sacani explica que há, na verdade, três tipos de buraco negro: "o de massa estelar acontece quando uma estrela tem 10 vezes a massa do Sol, ela explode em ‘supernova’ e o ‘caroço’ dela, se tiver 3 vezes a massa do Sol, vira um buraco negro. A força gravitacional é tão grande que a velocidade de escape do buraco negro é maior que a velocidade da luz. Por isso é que a gente não vê nada. Existem buracos negros que estão no centro de galáxias. Esses a gente chama de supermassivos, têm milhões de vezes a massa do Sol. Como eles se formaram? O James Webb está aí para tentar responder isso. Existem ideias de como eles se formaram, mas o James Webb pode mostrar realmente como eles se formaram. Tem também um buraco negro que a gente chama ‘de massa intermediária’, que é entre o de massa estelar e entre o supermassivo. Já descobrimos evidências de um ou outro."
"Tem galáxias que não têm um buraco negro. A maioria tem, mas não são todas. Elas giram por conta da conservação do momento, da maneira como ela foi formada. Isso é uma questão que o James Webb pode ajudar a responder. por exemplo: ‘Quem veio primeiro, o buraco negro ou a galáxia?’ A gente não sabe. As estrelas giram ali e, no centro, você tem uma maior gravidade", ressalta o pesquisador.
(Credito: NASA, ESA, and J. DePasquale)
Matéria Escura
"A matéria escura está ligada à gravidade, ela é o que deixa as estrelas de uma galáxia juntas. Por exemplo, por que uma galáxia ‘gira’ com aqueles ‘braços’? Por que as estrelas não saem voando? Porque tem alguma coisa, como se fosse uma ‘cola invisível’, segurando tudo isso. Isso a gente chama de matéria escura", aponta o produtor de conteúdo.
Sacani também conta que "a gente não vê a matéria escura, mas a gente vê o efeito dela na gravidade".
Para o pesquisador, o conceito da matéria escura poderia explicar como alguns dados parecem estar errados. Diversas contas de cientistas deveriam apresentar resultados diferentes do que tiveram na prática. Diante da proposição, o influenciador digital comenta que "quando você mede a velocidade na parte mais ‘externa’ da galáxia, você descobre que a velocidade se mantém mais ou menos constante. A partir de um certo ponto, era para cair, porque as coisas estão mais afastadas e era para girar tudo mais devagar, só que quando você mede milhares de galáxias você vê que a velocidade chega em um patamar."
Ele ainda completa o exemplo: "Por que a velocidade não está caindo? Aí é que entra a matéria escura. Tem alguma ‘cola’ que mantém tudo isso. Ela tem uma propriedade que lembra a da gravidade, de manter as coisas unidas. Ela não é a gravidade, mas o efeito que a gente vê é na gravidade. É uma grande questão, vamos ver se o James Webb ajuda (a compreendê-la)."
Há, também, a teoria de que a matéria escura poderia estar relacionada aos buracos negros. "Existe uma hipótese de que a matéria escura - inteira ou apenas parte dela - possa estar relacionada com esses bilhões de buracos negros que estão por aí espalhados", explica Sacani.
(Credito: NASA, ESA, CSA, and STScI)
Energia Escura
Apesar de parecidas, energia escura e matéria escura, as duas propriedades são muito diferentes. "É como se fossem uma o contrário da outra", segundo o profissional em geofísica.
Ainda de acordo com Sacani, "a energia escura é como se fosse uma força que está ‘empurrando’. É o que ajuda o universo a se expandir de forma acelerada. A gente não consegue medir que força é essa, como ela surgiu, etc."
O pesquisador ainda entende que os dois conceitos podem ser vistos como "as duas grandes questões da astronomia". Para ele, o James Webb pode ajudar os cientistas entenderem "o que é matéria escura, que está mais ligada à gravidade e a deixar as coisas unidas, e o que é a energia escura, que está ligada com a parte de repelir, de afastar as coisas no universo".
(Credito: NASA, ESA, and J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, and the HFF Team)
Estamos errados?
Mesmo com anos de evolução, há a possibilidade de estarmos errados com relação ao que pensamos ser a maneira correta com que o universo funciona. "Será que existem partículas de matéria escura? A gente não sabe. Será que a matéria escura pode ser uma grande quantidade de buracos negros estelares?", questiona Sacani.
Ao abordar as possíveis relação da matéria escura com buracos negros, o pesquisador continua a argumentação: "Já que a gente não vê o buraco negro, a gente também não vê a matéria escura. O buraco negro tem uma forte influência gravitacional. Então será que a matéria escura não são centenas de milhões de buracos negros espalhados por aí? Pode ser que seja nisso, a gente não tem ideia".
O youtuber também lembra que Albert Einstein pode ter descoberto a energia escura no passado. "Quando o Einstein propôs a teoria dele, surgiu um termo nas equações que é chamado de ‘constante cosmológica’. Ele tirou esse termo porque achou que tinha alguma coisa errada. A energia escura tem todas as características desse termo que foi tirado. Então tem essa teoria, de que a energia escura pode ser essa constante cosmológica que o Einstein já tinha descoberto lá atrás", observa.
"Pode mudar tudo, a gente não tem ideia. Tudo isso é importante porque o modelo que a gente usa hoje para explicar o universo", conclui Sacani.
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