(Imagem: © Projeto EAGLE)
Vamos ser sinceros: não sabemos quase nada sobre o universo. Claro, temos algumas coisas detalhadas: sabemos sobre a existência de matéria escura e energia escura. Nós sabemos sobre o Big Bang. Sabemos como as galáxias se formam ao longo de bilhões de anos. E o mais doloroso de tudo é que sabemos que a matéria “normal” (o tipo de matéria que forma estrelas, galáxias, planetas e você) não passa de 5% de toda a massa e energia do universo.
E o pior: nós realmente não sabemos onde está a metade dessa matéria normal.
Um censo do universo
Primeiro, uma definição rápida. Para os propósitos desta conversa, servida com uma colher cheia de preconceitos humanos, chamaremos de “normal” o assunto que compõe itens domésticos familiares e cotidianos, como TVs, móveis e nuvens moleculares. Os astrônomos chamam isso de “bariônico”, porque é feito principalmente de bariones: prótons e nêutrons e afins. Portanto, mesmo que a matéria bariônica não seja nada além de um pequeno participante do grande jogo (você poderia acabar com todas as galáxias do universo e o progresso da história cósmica continuaria sem piscar), nós somos os mais familiarizados com isso, então chame de “normal”.
E o fato de termos um problema em contar todos os bárions pode parecer uma afirmação ousada: que sabemos do que o universo é feito, mesmo que não o possamos encontrar. Mas temos duas evidências gigantes que nos ajudam a contar todos os bárions, mesmo quando eles não acendem para os nossos telescópios.
Primeiro – e é incrível para mim digitar -, temos uma compreensão bastante firme da física do universo quando ele tinha apenas uma dúzia de minutos. Naquela época, bilhões de anos atrás, o universo era pequeno, quente e denso o suficiente para que os primeiros prótons e nêutrons (leia-se: bárions) se condensassem da sopa primordial. E como entendemos a física nuclear suficientemente bem para fabricar usinas e bombas, podemos fazer previsões.
Essas previsões nos dizem quantos bárions totais devem existir no cosmos, juntamente com as proporções de elementos leves (como hélio e lítio) em relação ao hidrogênio. E, como observamos as mesmas proporções que nossos cálculos prevêem, temos muita confiança de que esses cálculos são bons o suficiente para colocar um limite na população de bárions do universo.
Segundo, temos o fundo cósmico de microondas, uma magnífica fonte de luz de quando o universo tinha apenas 380.000 anos de idade. A luz foi liberada assim que o universo esfriou por ser um plasma. E mais uma vez, entendemos a física do plasma bem o suficiente para comparar a luz que vemos com a luz que previmos, e isso nos diz sobre o número total de bárions conhecidos por habitar o cosmos.
Nos dois casos, os números concordam: 5% de toda a massa e energia no cosmos. São todos os bárions que o universo obterá.
À caça de bárions
Um bando de bárions acaba se comprimindo e acendendo a fusão nuclear, iluminando-se como estrelas. E muitas dessas estrelas acabam se juntando em gigantescas cidades cósmicas: as galáxias. Por aqui na Terra (que também é feita de bárions), temos um tempo bastante simples contando todas as estrelas e galáxias do universo, porque são relativamente brilhantes e identificá-las é exatamente o que fazemos para os telescópios.
Além disso, temos alguns outros truques para contar bariões. Podemos observar a luz que passou bilhões de anos-luz de gás disperso. O gás em si é muito fino para ser visto, mas absorverá parte dessa luz de fundo, permitindo estimar quantos bárions estão apenas pairando em nuvens gigantes de gás.
Indo ainda mais longe, podemos procurar a curvatura sutil da luz de fundo para procurar objetos escuros e compactos: coisas como buracos negros ou planetas desonestos, que também são feitos de bárions, mas não são muito brilhantes.
No total, somos capazes de explicar cerca de metade dos bárions conhecidos no universo, o que é um pouco embaraçoso.
Olhando nas almofadas cósmicas do sofá
Uma solução possível para esse dilema cósmico é que os bárions estão em algum lugar lá fora, não acendendo como estrelas, não são compactos o suficiente para criar lentes gravitacionais e não são densos o suficiente para absorver a luz de fundo. Os bárions desaparecidos poderiam apenas estar … flutuando, cuidando de seus próprios negócios, não realmente associados a nenhum objeto particularmente interessante.
E no universo maior, quando você quer fugir da agitação das galáxias, vai para os filamentos – longos e finos tentáculos de gás que conectam galáxias aos seus vizinhos, como longos trechos de estradas vazias entre cidades.
Sabemos da existência desses filamentos por meio de simulações em computador, mas medi-las é muito mais difícil, pois são muito finas e fracas.
Mas técnicas recentes estão começando a abri-las. Se o gás nos filamentos estiver quente o suficiente, a luz do fundo cósmico de microondas será energizada à medida que passa, criando um ponto quente em nossa imagem de microondas conhecida como efeito Sunyeav-Zeldovich. O efeito para cada filamento individual é super pequeno e quase impossível de medir, mas empilhando centenas de filamentos e sobrepondo-os uns sobre os outros, é suficiente criar um sinal claro.
E é isso que estamos começando a descobrir: cerca de metade dos bárions de nosso universo evita a vida nas grandes cidades e prefere viver nos troncos rurais sonolentos entre eles.
Publicado em 13/07/2020 07h41
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