5% do Universo É Feito de Algo Que Ninguém Nunca Viu — e Isso Deveria te Assustar

Olha ao seu redor.

O teto, as paredes, a tela onde você lê isso. As estrelas que aparecem à noite. As galáxias que o Hubble fotografou. Toda a matéria que compõe planetas, oceanos, árvores, pessoas. Tudo isso junto — absolutamente tudo que você pode ver, tocar, medir ou detectar com qualquer instrumento que a humanidade já construiu —representa apenas 5% do universo.

Os outros 95%?

São escuros. Invisíveis. Desconhecidos.

E sem eles, você não existiria.

Isso não é hipótese. Não é especulação filosófica. É o que os dados da física e da astronomia dizem com uma consistência que não deixa margem para dúvida. O universo é composto majoritariamente por algo que nenhum ser humano jamais viu, tocou ou detectou diretamente — e que provavelmente nunca vai conseguir.

E o mais perturbador: sem essa coisa invisível, as galáxias se desintegrariam, as estrelas não existiriam e você jamais teria nascido.

A conta que não fecha — e o que isso revelou

A história começa nos anos 1930, com um astrônomo suíço chamado Fritz Zwicky que tinha o hábito inconveniente de levar a matemática muito a sério.

Zwicky estava estudando o Aglomerado de Coma — um conjunto de centenas de galáxias que orbitam umas ao redor das outras a milhões de anos-luz daqui. Ele calculou a massa total do aglomerado somando toda a matéria visível: estrelas, gás, poeira. Depois calculou a velocidade com que as galáxias se moviam umas em relação às outras.

E a conta não fechou.

As galáxias estavam se movendo rápido demais. Pela física newtoniana, galáxias se movendo nessa velocidade deveriam ter escapado umas das outras há bilhões de anos — o aglomerado deveria ter se dispersado no espaço. Mas estava lá, coeso, intacto.

A única explicação possível era que havia muito mais massa no aglomerado do que a que Zwicky conseguia ver. Uma massa invisível, que não emitia luz, não refletia luz, não interagia com a luz de forma alguma — mas que criava gravidade suficiente para manter tudo junto.

Zwicky chamou de dunkle Materie. Matéria escura.

A comunidade científica ignorou por décadas. Até que uma mulher fez as mesmas contas — e chegou ao mesmo resultado.

A mulher que o universo não conseguiu esconder

Vera Rubin era astrônoma numa época em que mulheres não eram admitidas em Princeton para estudar astronomia. Ela simplesmente foi a outra universidade, fez o doutorado, e passou as décadas seguintes fazendo observações que ninguém quis fazer antes.

Nos anos 1970, junto com o físico Kent Ford, Rubin mediu a velocidade de estrelas em diferentes regiões de galáxias espirais — estrelas próximas ao centro e estrelas nas bordas externas.

Pela física newtoniana, a lógica é simples: quanto mais longe do centro de massa, mais lenta a velocidade orbital. É o que acontece no sistema solar — Mercúrio orbita o Sol muito mais rápido do que Netuno, porque está muito mais perto.

Mas nas galáxias que Rubin observou, as estrelas nas bordas externas se moviam tão rápido quanto as estrelas do centro. Ou mais rápido.

A massa visível das galáxias — todas as estrelas somadas — correspondia a apenas cerca de 10% do que seria necessário para explicar essas velocidades. Os 90% restantes eram invisíveis.

Rubin e Ford publicaram os dados. Desta vez, a comunidade científica não conseguiu ignorar. Eram galáxias demais, dados precisos demais, padrão consistente demais.

A única explicação plausível era a presença de uma enorme quantidade de matéria invisível que não emitia luz — a matéria escura. Gizmodo

Vera Rubin nunca ganhou o Nobel de Física. Morreu em 2016, aos 88 anos, sem o reconhecimento formal que a maioria dos físicos considera mais do que merecido. Em 2022, o maior telescópio de levantamento do céu já construído recebeu seu nome — o Observatório Vera Rubin, no Chile, dedicado justamente ao estudo da matéria escura e da energia escura.

O que é a matéria escura — e o que definitivamente não é

A primeira coisa a entender é o que a matéria escura não é.

Não é espaço vazio. O espaço vazio não tem massa.

Não é buracos negros comuns. Já contamos os buracos negros conhecidos — não são suficientes para explicar a massa faltante.

Não é gás ou poeira invisível. Gás e poeira interagem com a luz de formas detectáveis.

Não é um erro nos dados. O padrão foi confirmado por múltiplos métodos independentes, em milhares de galáxias, por pesquisadores em todo o mundo ao longo de décadas.

O que a matéria escura parece ser é uma forma completamente nova de matéria — composta por partículas que não conhecemos, que não emitem, absorvem nem refletem nenhum tipo de radiação eletromagnética. Elas simplesmente não interagem com a luz de forma alguma.

A única coisa que fazem é exercer gravidade.

E essa gravidade tem consequências concretas e observáveis.

Lentes gravitacionais: quando aglomerados de matéria escura ficam entre nós e galáxias distantes, a gravidade deles dobra a luz dessas galáxias, criando imagens distorcidas e multiplicadas — como se o espaço funcionasse como uma lente gigante. O telescópio James Webb registrou esse efeito com uma clareza sem precedentes em 2022.

Formação de galáxias: os modelos computacionais mostram que, sem matéria escura, as galáxias como as conhecemos simplesmente não se formariam. A matéria escura teria sido o andaime gravitacional que atraiu a matéria comum e permitiu que estrelas e galáxias se condensassem no universo jovem.

Distribuição em larga escala: a estrutura do universo em grande escala — a teia cósmica de filamentos e vazios que organiza as galáxias — corresponde precisamente ao que os modelos preveem quando matéria escura é incluída. Quando ela é removida dos cálculos, os modelos entram em colapso.

O candidato mais promissor que ninguém encontrou

Durante décadas, a hipótese favorita foi a de que a matéria escura é composta por partículas chamadas WIMPs — Weakly Interacting Massive Particles, ou Partículas Massivas de Interação Fraca.

A ideia era elegante: WIMPs teriam massa significativa e interagiriam com a matéria comum via força nuclear fraca — a mesma força responsável pela radioatividade. Isso as tornaria detectáveis, em teoria. Colisões ocasionais entre WIMPs e átomos normais produziriam sinais que detectores ultrassensíveis poderiam captar.

O Grande Colisor de Hádrons, o LHC do CERN — a máquina mais poderosa já construída para estudar partículas subatômicas —, deveria ter produzido WIMPs em suas colisões. Detectores enterrados a quilômetros de profundidade para eliminar interferência cósmica aguardavam os sinais.

Nada foi encontrado.

Mesmo com o advento do Grande Colisor de Hádrons, nada foi observado. A ausência de comprovação experimental para candidatos pesados levou a comunidade a considerar que a matéria escura poderia ser composta por partículas mais leves. Space Today

Hoje, os candidatos se multiplicaram. Áxions — partículas hipotéticas extremamente leves. Neutrinos estéreis — versões mais pesadas dos neutrinos conhecidos. Partículas de "setor escuro" — toda uma família hipotética de matéria que interage consigo mesma mas não com a nossa.

A prova definitiva poderá surgir com o Cherenkov Telescope Array Observatory, em construção no Chile e na Espanha, com previsão de começar a operar em 2027. Gptgov

O problema ainda maior: a energia escura

Se a matéria escura é perturbadora, a energia escura é em outro nível.

Em 1998, dois grupos independentes de astrônomos estavam medindo a taxa de expansão do universo usando supernovas tipo Ia — explosões de estrelas que funcionam como réguas cósmicas porque têm brilho padronizado. O objetivo era calcular se a expansão do universo estava desacelerando, como a gravidade deveria garantir.

Os dados mostraram o oposto.

O universo não está desacelerando. Está acelerando. A expansão está ficando mais rápida com o tempo.

Para que isso aconteça, precisa existir alguma coisa permeando todo o espaço — uma energia intrínseca ao próprio vácuo — que está empurrando o universo para fora com uma força que supera a gravidade de toda a matéria existente.

Essa coisa foi chamada de energia escura.

Em números aproximados, o universo consiste em cerca de 5% de matéria comum, 27% de matéria escura e 68% de energia escura. TecMundo

A energia escura é ainda mais misteriosa do que a matéria escura. Pelo menos a matéria escura tem massa e cria gravidade — comportamentos que entendemos conceitualmente. A energia escura tem efeito repulsivo e permeia o vácuo do espaço de forma uniforme. Nenhuma teoria existente a descreve de forma completamente satisfatória.

A melhor descrição matemática que temos — a constante cosmológica de Einstein, aquele termo que ele mesmo chamou de "o maior erro da minha vida" — funciona nos cálculos mas não explica nada sobre o que a energia escura realmente é.

O destino que ela nos reserva

Em um futuro muito distante, se a energia escura continuar dominando, as galáxias além do nosso grupo local poderão desaparecer além do horizonte observável, tornando o universo aparentemente vazio para civilizações futuras. National Geographic

Existe um cenário ainda mais extremo chamado Grande Estilhaçamento — Big Rip. Se a energia escura for de um tipo específico chamado "fantasia" ou phantom energy, sua intensidade aumentaria com o tempo. Não apenas as galáxias se afastariam — estrelas seriam separadas, planetas seriam despedaçados, átomos seriam rasgados.

Tudo que existe se desintegraria na expansão final do universo.

Os modelos atuais sugerem que isso, se acontecer, está a dezenas de bilhões de anos no futuro. Mas a incerteza é grande — porque não sabemos o que a energia escura realmente é.

Por que isso importa hoje

Pode parecer que matéria escura e energia escura são problemas abstratos demais para ter qualquer relevância prática. Mas as implicações são profundas.

Se existe um setor inteiro de matéria que não interage com a luz, as leis da física que conhecemos — construídas inteiramente sobre partículas que interagem eletromagneticamente — são incompletas. Há um capítulo inteiro da natureza que não lemos.

Entender a matéria escura pode revelar partículas e forças que nunca imaginamos — com aplicações que não conseguimos prever, assim como os descobridores da eletricidade não conseguiam prever a internet.

E entender a energia escura pode revelar a natureza do espaço-tempo em si — o que o vácuo realmente é, por que o universo existe em vez de nada, e o que nos espera no fim de tudo.

Por enquanto, a resposta honesta é: não sabemos.

95% do universo é escuro, invisível e desconhecido. E talvez a coisa mais importante que a ciência já descobriu seja exatamente isso — que a maior parte da realidade ainda está à nossa espera.

Se você quer entender como chegamos a essas perguntas e o que as respostas podem mudar, o livro O Universo Numa Casca de Noz, de Stephen Hawking, é uma das melhores pontes entre a física moderna e quem não tem formação científica — denso em conteúdo, leve na leitura.