Matéria, como a conhecemos: átomos, estrelas e galáxias, planetas e árvores, pedras e nós. Essa matéria equivale a menos de 5% do Universo Conhecido; cerca de 20% é matéria escura, e 70% é energia escura, ambas escuras!

Isso é meio estranho porque sugere que tudo o que experimentamos é na verdade uma pequena fração da realidade. Mas fica pior: nós não temos ideia do que a matéria e energia escura são, ou como funcionam, no entanto temos certeza de que elas existem. Então o que sabemos?

Matéria escura

Matéria escura é o que faz ser possível as galáxias existirem. Quando calculamos por que o Universo é estruturado como é, rapidamente se torna claro que não existe matéria normal necessária para formá-lo. A gravidade da matéria visível não é forte o suficiente para formar galáxias e estruturas complexas. As estrelas provavelmente se espalhariam por todo lugar e não formariam galáxias. Então sabemos que existe algo dentro e em volta delas, algo que não emite ou reflete luz. Algo escuro. 

Mas além de podermos calcular a existência de matéria escura, nós podemos vê-la. Ou quase. Lugares com alta concentração de matéria negra dobram a luz que passa próximo a eles, então sabemos que há algo ali que interage com a gravidade. Agora mesmo, temos mais ideias sobre o que a matéria negra não é, do que ela é.

Sabemos que matéria negra não são só nuvens de matéria normal sem estrela, porque emitiria partículas que podemos detectar. Matéria negra não é antimatéria, porque antimatéria produz raios gama únicos quando interage com a matéria normal. Matéria negra também não é feita de buracos negros, objetos muito compactos que violentamente afetam seus arredores, enquanto matéria negra parece estar espalhada por todo lugar. Basicamente, só temos certeza de três coisas:

1. Algo está lá fora
2. “Isso” interage com a gravidade
3. Há muito “disso”

Matéria escura é provavelmente feita de uma complicada partícula exótica, que não interage com a luz e matéria de uma maneira que esperamos, mas, por enquanto, simplesmente não sabemos.

Energia escura

Energia escura é ainda mais estranha e misteriosa. Não podemos detectá-la, medi-la ou degustá-la, mas podemos ver seus efeitos claramente.

Em 1929, Edward Hubble examinou como o comprimento da onda da luz emitida por galáxias distantes se desloca para a extremidade vermelha do espectro eletromagnético quando ele viaja pelo espaço. Ele descobriu que as galáxias mais distantes mostravam um maior grau de desvio para o vermelho, já as galáxias próximas, nem tanto.

Hubble determinou que isso se dava porque o Universo estava se expandindo. O desvio para o vermelho ocorre porque os comprimentos de ondas de luz estão se esticando conforme o Universo expande.

Descobertas mais recentes mostram que essa expansão está acelerando. Antes, pensávamos que a atração da gravidade faria a expansão desacelerar ou até retrair e se colapsar em certo ponto.

O espaço não muda suas propriedades quando se expande, só há mais dele. O espaço é constantemente criado em todo lugar. Galáxias são amontoados de coisas, grudadas pela gravidade, então não sentimos essa expansão no nosso dia-a-dia, mas a vemos em todo os lugares a nossa volta. Então, energia negra parece ser uma energia intrínseca para o vazio, energia que é mais forte do que qualquer outra coisa que conhecemos, e continua se fortalecendo conforme o tempo passa. No Espaço vazio há mais energia do que todo o resto do Universo combinado.

Existem muitas ideias sobre o que a energia escura pode ser. Uma delas é que não é nada mais que uma propriedade do espaço. Espaço vazio não é nada, e tem sua própria energia. Ela pode gerar mais espaço e é bem ativa, então enquanto o Universo expande, pode ser que mais e mais espaço apareça para preencher os buracos, o que leva a uma expansão acelerada.

Essa ideia é próxima a uma que Einstein teve em 1917: o conceito original de uma constante cosmológica, a força que contraria a força da gravidade. O único problema é que, quando tentamos calcular essa energia, o resultado foi tão errado e estranho que só piorou a confusão.

Outra ideia é que espaço vazio é na verdade cheio de partículas virtuais temporárias que espontaneamente e continuamente surgem do nada, e então desaparecem para o nada novamente. A energia dessas partículas pode ser a energia escura.

Ou talvez a energia escura seja um tipo desconhecido de fluído ou campo dinâmico energético que permeia todo o Universo, mas que de algum jeito tem o efeito contrário nele do que a matéria e energia normal tem. Se existe, não sabemos onde nem como, ou como detectá-lo.