5 mistérios cósmicos que os cientistas ainda esperam solucionar

Depois da detecção das ondas gravitacionais, o que falta descobrir? Muita coisa – inclusive algumas das maiores perguntas do universo.

segunda-feira, 19 de março de 2018,
Por Michael Greshko
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Cientistas não sabem o que é a matéria escura, mas sabem que ela deve existir. Grupos de galáxias como este (CL0024+17), se curvam mais do que sua matéria deveria – sugerindo que há grandes anéis de matéria escura, simulados em azul claro, em volta delas.
Foto de NASA, ESA, M. J. Jee e H. Ford et al. (Johns Hopkins Univ.)

Depois que os físicos observaram ondas gravitacionais diretamente se propagando pelo espaço-tempo, o último pedaço da Teoria da Relatividade Geral de Einstein se encaixou. Mas ainda há mais com o que se divertir: físicos e astrônomos estão longe de responder as perguntas mais fundamentais do Universo.

Aqui estão alguns dos muitos mistérios do Universo que cientistas ainda não solucionaram.

Do que o Universo é feito?

Por séculos, humanos olharam para as galáxias e para dentro dos átomos. Ainda assim, tudo que vimos compõe apenas 5% do Universo.

Ainda estamos procurando o resto. Acreditamos que cerca de 27% do Universo seja composto de matéria escura, uma substância fantasmagórica que não emite nem reflete luz. Astrônomos têm certeza de que ela existe, já que galáxias não seriam formadas sem ela e suas partes se separariam se não fossem cercadas por um anel dessa substância.

Ninguém sabe ao certo o que é a matéria escura. Pode ser feita de partículas hipotéticas chamadas partículas maciças que interagem fracamente, ou WIMPS, ou de neutrinos estéreis. Mas os pesquisadores ainda estão esperando por detectores para encontrar os pequenos flashes de luz que átomos comuns deveriam produzir quando se chocam com a matéria escura.

Se a matéria visível e a escura combinadas compõem 32% do Universo, o que são os outros 68%? Uma força penetrante – e muito confusa – conhecida como energia escura.

Para explicar a expansão bizarramente acelerada do universo, a teoria atual diz que o universo deve ser dominado por uma força gravitacional repulsiva. Essa força, a qual chamamos de energia escura, provavelmente tem algo a ver com a energia do espaço vazio, uma “constante cosmológica”, como Einstein chamou em uma tentativa agora irônica de provar que o Universo não estava se expandindo.

Astrônomos estão ocupados explorando o céu para medir a magnitude da energia escura. Mas como ela realmente funciona, ninguém sabe.

O astronauta Tim Kopra faz um passeio espacial fora da Estação Espacial Internacional. Apesar de parecer que ele está livre da gravidade da Terra, ele ainda está sendo puxado; ele anda em volta da Terra rápido demais para ser puxado para a superfície.
Foto de NASA

Por que a gravidade é tão estranha?

Das quatro forças fundamentais do Universo, a gravidade é a mais excêntrica, já que não há uma boa explicação para o motivo de ela ser quadrilhões de vezes mais fraca do que o eletromagnetismo ou as forças que mantêm unido o núcleo de um átomo. Por que um mero ímã de geladeira pode desafiar o puxão gravitacional de todo um planeta?

Os teóricos têm algumas ideias. Um trabalho antigo vem tentando reconciliar a relatividade – que descreve a gravidade como uma consequência da curvatura do espaço-tempo – com a mecânica quântica, atribuindo a gravidade a campos de partículas chamadas grávitons. Ou talvez a gravidade realmente seja tão forte quanto as outras forças, mas sua influência se expande para outras dimensões.

Estamos sozinhos? Onde está todo mundo?

Evidências atuais na nossa caça por extraterrestres sugerem que a Terra não esteja sozinha – mas talvez precisemos expandir nossa definição de “ET”.

Por um lado, astrônomos descobriram milhares de exoplanetas orbitando estrelas distantes, permitindo que se faça uma estimativa de que apenas na nossa galáxia temos bilhões de planetas potencialmente habitáveis, semelhantes à Terra. Alguns até argumentam que as regras fundamentais de energia e temperatura do universo inevitavelmente levam à emergência da vida.

Mas se as condições para a vida são tão comuns, por que não vemos sinais de vida alienígena? Esta questão, chamada de Paradoxo de Fermi, gerou várias explicações. Talvez os extraterrestres estejam tratando a Terra como uma região selvagem. Ou talvez a evolução tenha um “Grande Filtro” que elimine as civilizações que viajam pelo espaço.

Alguns cientistas e filósofos argumentam que a vida biológica é transitória, e que as formas de vida dominantes no espaço são robôs superinteligentes, que viveriam em partes do universo mais frias e mais escuras do que as que estamos procurando. E talvez esses robôs não queiram falar conosco, já que somos seres primitivos comparativamente.

Enquanto extraterrestres são normalmente biológicos nos filmes, alguns estudiosos sugerem que robôs superinteligentes sejam a verdadeira forma dominante de vida do universo. Saia da frente ET – e olá, ciclones.
Foto de ScreenProd/Photononstop, Alamy

Nosso universo está sozinho?

Assim como a Terra parece ser improvavelmente amigável à vida, alguns aspectos fundamentais do universo têm valores estranhamente convenientes – um padrão chamado de problema de naturalidade. Aumente o valor da energia escura um pouco, por exemplo, e o universo primitivo teria se expandido rápido demais para que as galáxias se formassem.

Ainda assim, o tamanho impressionante do universo quase nos garante que planetas semelhantes à Terra existam, por uma questão de probabilidade. Nessa linha de pensamento, alguns físicos argumentam que, como a Terra entre os planetas, nosso universo é apenas um entre inumeráveis outros – mas que o nosso, por acaso, tem as condições que nos permite existir. Caso contrário, não estaríamos aqui para estudar e escrever sobre isso.

Proponentes desse modelo multiverso alegam que ele explica a habitabilidade do nosso universo, mas muitos cientistas consideram o modelo irritantemente circular nas suas explicações. Provar ou refutar uma declaração tão radical tange o filosófico e terá que lutar com o quão comuns são universos como o nosso em comparação com outros tipos.

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