Matéria total do Universo é medida com nova metodologia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/09/2020

Os cosmologistas acreditam que cerca de 20% da matéria total é feita de matéria regular - ou bariônica - que inclui estrelas, galáxias, átomos e a vida, enquanto cerca de 80% é feita de matéria escura.
[Imagem: Mohamed Abdullah, UC Riverside.]

Matéria

Um dos principais objetivos da cosmologia é medir com precisão a quantidade total de matéria no Universo, um exercício assustador até para os matemáticos mais proficientes.

Dadas as dificuldades, uma equipe de astrônomos decidiu bolar uma nova forma de fazer os cálculos, não apenas para obter um resultado mais preciso, mas também para checar os métodos mais usados até hoje.

Eles concluíram que a matéria constitui 31% da quantidade total de matéria e energia no Universo, com o restante consistindo de energia escura - leve em conta que esses 31% incluem não apenas a matéria bariônica propriamente dita, aqueles de que nós, os planetas e as estrelas somos feitos, mas também a matéria escura e a chamada "matéria perdida", que é uma matéria comum que deve existir mas que não temos técnicas para detectar.

"Para colocar essa quantidade de matéria em contexto, se toda a matéria do Universo fosse espalhada uniformemente pelo espaço, isso corresponderia a uma densidade de massa média igual a apenas cerca de seis átomos de hidrogênio por metro cúbico," disse Mohamed Abdullah, da Universidade da Califórnia de Riverside, nos EUA. "No entanto, como sabemos que 80% da matéria é na verdade matéria escura, na realidade, a maior parte dessa matéria não consiste em átomos de hidrogênio, mas em um tipo de matéria que os cosmologistas ainda não entendem."

Como medir a matéria do Universo

A técnica mais utilizada para determinar a quantidade total de matéria no Universo é comparar o número e a massa dos aglomerados de galáxias por unidade de volume com previsões de simulações numéricas. Como os aglomerados de galáxias que existem hoje se formaram a partir de matéria que entrou em colapso ao longo de bilhões de anos sob sua própria gravidade, o número de aglomerados observados atualmente é muito sensível às condições cosmológicas e, em particular, à quantidade total de matéria.

Para superar essa dificuldade, além de medir a massa de qualquer aglomerado de galáxias com precisão - a maior parte da matéria deles é escura -, a equipe de astrônomos desenvolveu uma ferramenta cosmológica para medir a massa de um aglomerado de galáxias usando as órbitas de suas galáxias membros.

Eles então aplicaram sua técnica às observações do SDSS, o projeto que fez um mapa 3D do Universo, para criar um catálogo de aglomerados de galáxias. Finalmente, eles compararam o número de aglomerados em seu novo catálogo com simulações para determinar a quantidade total de matéria no Universo.

"Conseguimos fazer uma das medições mais precisas já feitas usando a técnica dos aglomerados de galáxias", disse o professor Gillian Wilson. "Além disso, este é o primeiro uso da técnica da órbita das galáxias que obteve um valor de acordo com aqueles obtidos por equipes que usaram técnicas que não focam nos aglomerados, como anisotropias do fundo cósmico de micro-ondas, oscilações acústicas de bárions, supernovas Tipo Ia ou lentes gravitacionais."

Combinando sua medição com as de outras equipes que usaram técnicas diferentes, a equipe concluiu que a matéria representa 31,5 ±1,3% da quantidade total de matéria e energia no Universo.

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