Matéria Escura
O maior mistério do universo
Tudo o que vemos no céu (estrelas, planetas e galáxias inteiras) ou com o que interagimos na Terra (corpos, objetos e paisagens urbanas ou naturais) é chamado de matéria comum. E ela representa apenas uma pequena fração do que realmente existe no universo: apenas 5%. Dentro da grande fatia invisível restante, temos o que chamamos de energia escura (68%) e o maior mistério: 27% da composição do universo é uma massa que a ciência ainda não conseguiu enxergar: a matéria escura.
O que sabemos hoje
A matéria escura é invisível porque não emite, não absorve e não reflete luz, o que a torna impossível de ser detectada diretamente com telescópios convencionais. Sua existência, porém, é irrefutavelmente conhecida a partir da observação dos efeitos gravitacionais que ela produz. A descoberta começou quando o astrônomo suíço Fritz Zwicky, em 1933, observou galáxias em aglomerados que se moviam em velocidades incompatíveis com a quantidade de matéria visível. Sem uma massa extra para mantê-las em órbitas estáveis, o aglomerado simplesmente se dissiparia. Foi ele quem cunhou o termo matéria escura, em seus artigos, mas como não havia tecnologia disponível para comprovar sua hipótese, apenas quatro décadas depois a astrônoma estadunidense Vera Rubin forneceu as evidências definitivas, ao estudar a rotação de galáxias individuais.
Hoje, sabemos que a matéria escura é a sustentação das galáxias, moldando como as estrelas se formam e como as grandes estruturas do cosmos evoluem ao longo do tempo. Mas não sabemos como ela é composta. A teoria mais aceita é que seja formada de partículas exóticas chamadas WIMPs (partículas massivas de interação fraca), que ainda precisam ser detectadas.
Representação artística da formação de estruturas de matéria escura (imagem: Museu Americano de História Natural)
O que poderemos descobrir com o CTAO
Embora seja invisível, a matéria escura pode deixar uma assinatura indireta. De acordo com modelos teóricos, quando duas partículas de matéria escura colidem, elas podem se aniquilar, gerando um clarão de raios gama de altíssima energia.
A partir de 2027, o CTAO abrirá uma nova fronteira nessa investigação. Enquanto missões, como o telescópio espacial Roman (da NASA), procurarão por matéria escura através de distorções gravitacionais, o consórcio tentará captar a luz resultante da aniquilação dessas partículas.
Os instrumentos atuais não possuem sensibilidade suficiente para detectar esses sinais fracos, mas o CTAO alcançará uma precisão inédita. Os cientistas direcionarão os telescópios para locais estratégicos, principalmente no centro galáctico, núcleo onde se espera que a densidade de matéria escura seja a mais alta.
Essa busca pela matéria escura poderá trazer descobertas até então inimagináveis no campo da física fundamental.
