Principal diferença - matéria escura vs. energia escura

Compreender a matéria escura e a energia escura é um dos principais mistérios da ciência. A existência de matéria escura e energia escura é apoiada por uma série de observações diferentes. No entanto, ainda não se sabe como a matéria escura e a energia escura se originam, ou de que são compostas. o principal diferença entre a matéria escura e a energia escura é que a matéria escura interage por meio da gravidade e tenta reunir a matéria, enquanto que energia escura acelera a expansão do universo, separando assim a matéria.

O que é Dark Matter

No início dos anos 1930, Fritz Zwicky, um astrônomo suíço, estava estudando como as galáxias se moviam em aglomerados de galáxias. Ele poderia calcular a massa de uma galáxia usando dois métodos. Em primeiro lugar, ao observar o movimento das galáxias, ele poderia deduzir as forças gravitacionais entre as galáxias e determinar quanta massa deveria estar presente. Em segundo lugar, ele poderia medir o brilho das galáxias e deduzir quanta matéria deveria estar presente. Seus resultados mostraram uma discrepância: quando ele usou o movimento para calcular a massa, ele apresentou um valor muito maior do que quando usou a luz para medir a massa. Para explicar isso, Zwicky acreditava que devia haver alguma outra matéria “escura” invisível que não poderia ser explicada pela luz.

Nas quatro décadas seguintes, não foram feitas muitas pesquisas sérias a respeito desse mistério. Na década de 1970, Vera Rubin, que estava estudando a velocidade com que as estrelas se moviam em torno do centro de uma galáxia, percebeu que estrelas mais distantes do centro se moviam com velocidades mais rápidas do que deveriam. Ela também concluiu que deve haver alguma matéria invisível em uma galáxia que pode ser responsável por esse comportamento. A imagem abaixo resume suas descobertas:

UMA curva de rotação da galáxia - o gráfico mostra a velocidade com que as estrelas se movem em uma galáxia, em função da distância da estrela ao centro da galáxia. A linha sólida mostra o resultado observado, enquanto a linha pontilhada mostra o resultado que era esperado quando apenas a massa visível (ou seja, matéria comum) é considerada.

Outro caso convincente para a existência de matéria escura vem de lente gravitacional. De acordo com a teoria da relatividade, quando a luz passa por objetos massivos, o caminho da luz se curva. Como resultado, galáxias distantes podem parecer distorcidas.

Lentes gravitacionais distorcem as imagens de galáxias distantes

o Bullet Cluster consiste em duas galáxias movendo-se uma após a outra após terem colidido. Uma imagem do cluster de marcadores é mostrada abaixo. Podemos determinar onde está a matéria comum nesta galáxia, observando os raios X emitidos por gases. As regiões rosa na imagem mostram onde a matéria comum está concentrada. No entanto, ao estudar os efeitos de lente gravitacional produzidos pelo Bullet Cluster, a maior parte da massa está concentrada nas regiões mostradas em azul.

The Bullet Cluster: As regiões em rosa mostram onde a matéria comum (visível) está mais concentrada. As regiões azuis mostram onde a maior parte da massa deve estar presente nas medições de lentes gravitacionais.

Esta é uma forte indicação de que existe matéria escura. Quando as galáxias colidiram, as partículas de matéria escura deveriam ser capazes de passar umas pelas outras com relativa rapidez, porque elas interagem fortemente apenas por meio da gravidade. A matéria comum interage muito mais entre si (com forças eletromagnéticas, por exemplo). Portanto, leva muito mais tempo para que a matéria comum passe uma pela outra. Isso explica porque as áreas rosa estão presentes no centro do cluster.

O que é energia escura

A luz das estrelas que estão se afastando de nós muda para o vermelho. ou seja, quando olhamos para a luz, ela parece mais vermelha do que deveria. No final da década de 1920, Edwin Hubble percebeu que mais estrelas distantes sempre apresentam redshifts, mostrando que o universo estava se expandindo. No final da década de 1990, medições de distâncias e velocidades de estrelas ainda mais distantes usando supernovas do tipo Ia revelaram que o universo estava na verdade se expandindo a uma taxa acelerada. Este tipo de aceleração não pode se originar da matéria comum ou escura, pois elas interagem por meio da gravidade e deveriam, de fato, funcionar contra a expansão do universo. Portanto, acredita-se que a energia escura seja responsável por acelerar a expansão.

Outra evidência da energia escura vem das pequenas flutuações presentes no fundo cósmico de microondas (CMB) radiação. Essas flutuações mostram que o universo está perto de ser “plano”. A densidade de massa e energia da matéria comum no universo não está nem perto o suficiente para torná-la plana. Mesmo se incluirmos a matéria escura, a densidade ainda é insuficiente. Isso pode ser reconciliado se considerarmos que o resto da massa-energia venha da energia escura. A partir de medições cósmicas de fundo de microondas feitas pela Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), as estimativas atuais para a composição da massa-energia no universo são as seguintes:

O conteúdo de massa e energia do universo, compilado a partir de dados WMAP (NASA)

Deve ser mencionado que a presença de matéria escura e energia escura não é aceita por alguns cientistas. Em vez disso, eles apóiam teorias alternativas para descrever os efeitos que atribuímos à matéria escura e à energia escura. Essas teorias costumam adicionar modificações à teoria da relatividade para fazer explicações. No entanto, o suporte para tais explicações alternativas está diminuindo.

Diferença entre matéria escura e energia escura

Efeito na Matéria

Matéria escura pode interagir por meio da gravidade, de modo que contribui para aproximar a matéria.

Energia escura faz com que o universo se expanda em uma taxa acelerada, fazendo com que a matéria se separe.

Presença

Matéria escura não é pensado para ser distribuído uniformemente.

Energia escura é pensado para ser distribuído uniformemente por todo o universo.

Imagem Cortesia

“Velocidades esperadas (A) e observadas (B) da estrela em função da distância do centro galáctico. Criado como um substituto para o Arquivo: newtonianfig2.pngat Wikipedia em inglês. ” por PhilHibbs (Própria obra em Inkscape 0.42) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

“O que é grande e azul e pode envolver uma galáxia inteira? Uma miragem de lentes gravitacionais… ”por Lensshoe_hubble.jpg: ESA / Hubble & NASA (Lensshoe_hubble.jpg) [Domínio Público], via Wikimedia Commons

“Imagem composta mostrando o aglomerado de galáxias 1E 0657-56, mais conhecido como aglomerado bala…” da NASA / CXC / M. Weiss (Chandra X-Ray Observatory: 1E 0657-56) [Domínio Público], via Wikimedia Commons

“Today” pela NASA / WMAP Science Team (Patrocinador: National Aeronautics and Space Administration) [Not Copyrighted], via NASA Aeronautics and Space Administration