Caros Leitores;
Uma galáxia que era governada apenas pela matéria normal (L) exibia velocidades rotacionais muito mais baixas em ... [+]
De todas as coisas no Universo pelas quais devemos agradecer - estrelas, planetas, átomos, moléculas e muito mais que se uniram e tornaram possível a nossa existência - parece estranho que a matéria escura seja incluída. Mesmo aqui em nosso próprio sistema solar, a matéria escura pode estar presente, mas mesmo seus efeitos gravitacionais são totalmente desprezíveis, contribuindo menos do que o planeta anão Ceres faz para todas as órbitas dos planetas, luas, asteroides e objetos do cinturão de Kuiper.
E, no entanto, sem a matéria escura, o Universo como o conhecemos não existiria da maneira que existe. Estrelas seriam entidades extremamente raras no Universo, e grandes galáxias com estrelas semelhantes ao Sol e planetas semelhantes à Terra seriam praticamente impossíveis. A matéria escura permitiu que o Universo nos desse origem e, sem ela, não estaríamos aqui. Aqui está a história cósmica pela qual todos nós devemos ser gratos.
Os mapas de raios-X (rosa) e da matéria geral (azul) de vários aglomerados de galáxias em colisão mostram um ... [+]
Em escalas astronômicas, particularmente em grandes e cósmicas, a evidência observacional da matéria escura é esmagadora. Sem seus efeitos gravitacionais:
- galáxias não girariam como são observadas,
Today In: Inovação
- galáxias individuais se moveriam rápido demais para permanecer em aglomerados limitados,
- aglomerados de galáxias em colisão (acima) não mostrariam uma separação entre a matéria normal (emissora de raios-X) e a lente gravitacional (impulsionada pela matéria escura),
- a web cósmica não mostraria as propriedades de agrupamento que exibe,
- e o padrão de flutuação no fundo cósmico de microondas pareceria tremendamente diferente.
O conjunto de evidências que sustentam a existência da matéria escura é esmagador. Mas o que geralmente não é apreciado é que, se nosso Universo não tivesse matéria escura, nossa galáxia não poderia se apegar aos ingredientes crus que tornaram possível a vida como seres humanos e planetas como a Terra.
RESULTADOS DO PLANCK 2018. VI PARÂMETROS COSMOLÓGICOS; COLABORAÇÃO PLANCK (2018)
Qualquer que seja a matéria escura, ela deve ter existido aproximadamente na mesma quantidade ao longo de quase todo o Universo. Observacionalmente, as assinaturas de matéria escura que aparecem no fundo cósmico de micro-ondas - o que é necessário para explicar a existência de cerca da metade dos recursos de "pico acústico" no gráfico acima - nos dizem que a matéria escura deve estar presente a partir de quando o O universo tinha alguns milhares de anos, no máximo.
A maioria dos modelos de produção de matéria escura só é plausível na primeira fração de segundo após o Big Bang, mesmo que não se torne cosmologicamente importante até mais tarde. Mas com as sementes da estrutura no lugar, surgindo da matéria normal e da matéria escura juntas, é apenas uma questão de tempo e gravidade até a matéria entrar em colapso em regiões densas o suficiente para formar as primeiras estrelas e proto-galáxias no Universo.
NICOLE RAGER FULLER / FUNDAÇÃO NACIONAL DE CIÊNCIA
Se o seu universo tinha matéria escura ou não, não importaria muito, do ponto de vista de alto nível, quando se trata das primeiras estrelas. Essas estrelas serão formadas quando grandes nuvens moleculares de gás (principalmente hidrogênio e hélio) colapsarem, o que leva dezenas a centenas de milhões de anos em ambos os casos. As primeiras estrelas, devido à sua total falta de elementos mais pesados, irradiam e esfriam de maneira diferente das estrelas modernas; a "primeira estrela" média é cerca de 25 vezes maior que a estrela média formada hoje.
Essas estrelas maciças serão brilhantes e terão vida curta, queimando o combustível de seu núcleo talvez mil vezes mais rápido que o nosso Sol. Quando o núcleo fica sem combustível, essas estrelas se contraem, esquentam e queimam elementos cada vez mais pesados. Em algum momento crítico, a pressão de radiação cairá à medida que o combustível estiver baixo e o núcleo entrará em colapso sob sua própria gravidade, provocando uma explosão de supernova.
NICOLE RAGER FULLER / NSF
Essas supernovas acontecem rapidamente e em ondas onde quer que estejam as primeiras estrelas. Mas é aqui que a presença da matéria escura é tão importante para a nossa existência: essas primeiras supernovas são de onde vem uma grande porcentagem de nossos elementos pesados. Os elementos necessários para a biologia, incluindo carbono, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre, exigem que essas estrelas massivas vivam, morram e reciclem seu interior cósmico na próxima geração de estrelas.
A fim de contribuir significativamente para a formação de planetas rochosos e compostos orgânicos, esses elementos pesados precisam não apenas ser criados (que estão nessas estrelas e cataclismos, independentemente da matéria escura), mas precisam ser retidos e utilizados. É aqui que, nesses primeiros aglomerados de estrelas, a matéria escura desempenha um papel vital.
NASA, ESA E HUBBLE HERITAGE STSCI / AURA) -ESA / COLABORAÇÃO HUBBLE. AGRADECIMENTOS: ROBERT A. FESEN (DARTMOUTH COLLEGE, EUA) E JAMES LONG (ESA / HUBBLE)
Observamos as explosões de supernovas em grande detalhe, e uma das lições que aprendemos é a rapidez com que esse material é ejetado das estrelas que sofrem sua agonia dessa maneira. As velocidades típicas são substanciais: da ordem de 1.000 km / s, ou alguns décimos de um por cento da velocidade da luz. De fato, o remanescente de supernova Cassiopeia A, que remonta a uma explosão do século XVII aqui em nossa Via Láctea, tem ejecta deixando-o entre 5.000 e 14.500 km / s!
Para comparação, nosso próprio Sol orbita a Via Láctea a uma velocidade relativamente insignificante de apenas 220 km / s, e se estivesse se movendo substancialmente mais rápido (digamos, três vezes mais rápido), escaparia da atração gravitacional de nossa galáxia. Os aglomerados de estrelas e as primeiras proto-galáxias no jovem Universo são muito menos massivos e muito mais fáceis de escapar gravitacionalmente. Se não tomarmos cuidado, todos os elementos que trabalhamos tão duro para criar podem ser expulsos dessas galáxias, levando-nos de volta à estaca zero na busca de nosso Universo para formar planetas e vida.
ESO / L. CALÇADA
Há outra questão (como gás neutro) em torno de uma supernova no início do Universo, mas mesmo o efeito de colidir com todo esse material não é suficiente para permitir que esses jovens aglomerados de estrelas se apeguem à maior parte de sua supernova ejecta. Esses objetos de baixa massa, tenazmente unidos por sua gravidade mútua, serão incapazes de se apegar a um ejeto energético modestamente rápido.
Mas agora, se você adicionar matéria escura, a história muda drasticamente. Assim como a nossa galáxia possui um enorme e difuso halo de matéria escura ao seu redor, todas as estruturas grandes, movidas por gravidade, de todos os tamanhos e escalas no Universo , devem ser movidas por gravidade . Por causa da enorme influência gravitacional dessa matéria escura, e do fato de ela continuar a agir sobre a matéria normal que tenta escapar a escalas de distância muito maiores do que a própria matéria normal se estende, a matéria escura dá ao Universo a chance de manter sua estruturas juntas.
NASA, ESA, EQUIPE DO PATRIMÔNIO HUBBLE (STSCI / AURA); AGRADECIMENTOS: M. MOUNTAIN (STSCI), P. PUXLEY (NSF), J. GALLAGHER (U. WISCONSIN)
Se não fosse pela gravitação adicional que um halo massivo de matéria escura fornece, a enorme quantidade de material ejetado de uma supernova escaparia das galáxias para sempre. A mesma história seria verdadeira para fusões de estrelas de nêutrons, colisões de anãs brancas e outros cataclismos que produzem elementos pesados em quantidades substanciais. Sem esses blocos de construção avançados restantes no que se tornará uma galáxia, moléculas complexas e planetas rochosos ainda permaneceriam impossíveis.
Quando a próxima geração de estrelas tentasse se formar, haveria apenas quantidades insignificantes de elementos pesados se a matéria escura não estivesse presente. Enquanto em nosso universo rico em matéria escura, esses elementos pesados se acumulam substancialmente ao longo do tempo - eles representam cerca de 1-2% da matéria normal total atualmente - em um universo livre de matéria escura, a abundância de elementos pesados seria insignificante.
GERARD LEMSON E O VIRGO CONSORTIUM
Além disso, o cenário padrão de uma rede cósmica em larga escala crescendo e canalizando matéria para a mesma também não funcionaria da mesma maneira, pois um Universo sem matéria escura não possui o mesmo material para conduzir a formação da estrutura. Somente com a matéria normal, as estruturas de menor escala seriam lavadas e as galáxias maiores que se formariam seriam extremamente esparsas e poucas em número no cosmos.
Mesmo nessas raridades astronômicas, uma galáxia grande ocasional ainda não seria capaz de manter seus elementos mais pesados, mesmo nas regiões mais centrais das galáxias mais massivas. Mesmo que uma pequena quantidade desses elementos tenha sido mantida, atualmente esses ambientes são inabitáveis devido a grandes quantidades de radiação cósmica e cataclismos próximos.
RAIO-X: NASA / CXC / UMASS / D. WANG ET AL .; ÓPTICA: NASA / ESA / STSCI / D.WANG ET AL .; IR: NASA / JPL-CALTECH / SSC / S.STOLOVY
Em um universo sem matéria escura, ainda podemos ter estrelas e galáxias, mas os únicos planetas seriam mundos gigantes gasosos, sem rochosos para se falar. Sem carbono, não há moléculas orgânicas; sem oxigênio, não há água líquida; sem uma série de elementos da tabela periódica, a vida bioquímica seria completamente impossível.
Somente com a presença de halos massivos de matéria escura, circundando galáxias e impulsionando o crescimento da teia cósmica, é possível formar um planeta como a Terra ou a vida baseada em carbono, como achamos terrestre. Quando chegamos a entender o que compõe o nosso Universo e como ele cresceu dessa maneira, surge uma conclusão inevitável: a matéria escura é fundamentalmente necessária para que a vida surja. Sem ela, a química subjacente a toda a vida nunca poderia ter ocorrido. Hoje e todos os dias, devemos ser gratos por todas as partes da história cósmica que nos permitiram existir. Mesmo matéria escura.
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for Science and the Public
(SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and
Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do
projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se
membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Nenhum comentário:
Postar um comentário