O que aconteceria com o Universo se a matéria escura sumisse?

O Sistema Solar seria afetado?

Ignacio Trujillo Cabrera
Professor Investigador, Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias

THE CONVERSATION BRASIL — A matéria escura é cerca de cinco vezes mais abundante do que a matéria comum no Universo. Embora atualmente não saibamos do que ela é composta, ela tem, como toda massa, um efeito de atração gravitacional que afeta a maneira como as estrelas são distribuídas nas galáxias e faz com que os objetos celestes girem em torno de seu centro de gravidade (ou seja, façam um movimento de revolução, ou translação) muito mais rápido do que fariam se ela não existisse.

Mas o que aconteceria se a matéria escura desaparecesse? Sem a matéria escura, todas as grandes galáxias perderiam estrelas, especialmente as que estão na sua “periferia”.

Perda de estrelas

Se removêssemos a matéria escura da Via Láctea, tudo o que está agora na periferia da galáxia, como as estrelas mais distantes do seu centro, sairia “voando” da galáxia. E isso aconteceria porque tudo isso está em translação. É como se removêssemos o Sol do Sistema Solar: os planetas que normalmente giram em torno dele, atraídos por sua massa, escapariam. Sem a atração do Sol, eles ainda se moveriam em linha reta, dependendo do momento angular que tivessem em suas órbitas, mas ainda assim voariam para longe.

A NGC 1277 é um bom exemplo de que uma galáxia maciça pode existir sem matéria escura. Embora não saibamos realmente o que aconteceu com essa galáxia, o interessante é que, por não ter matéria escura, ela não foi capaz de atrair material de fora, ou seja, as estrelas e o gás na periferia que normalmente estão presentes em outras galáxias. Isso a torna um objeto único no Universo, pois não conhecemos outro como ele.

O Sistema Solar seria afetado?

No centro de qualquer galáxia maciça, a matéria comum é mais concentrada do que a matéria escura, e seu efeito gravitacional é predominante. É por isso que as estrelas e todos os objetos no centro galáctico não seriam seriamente afetados se a matéria escura desaparecesse.

A maioria das estrelas não escapa do centro da galáxia, elas permanecem lá. Toda vez que se aproximam, elas se movem cada vez mais rápido. Mas elas não “caem” em seu centro, porque se movem. A queda, de fato, é muito difícil.

O Sistema Solar e a Terra estão perto do “meio” da Via Láctea, portanto, provavelmente não seríamos muito afetados se a matéria escura desaparecesse. Seria necessário analisar os números para ter certeza, provavelmente notaríamos algo, mas o Sol está perto o suficiente do centro da galáxia para que a atração gravitacional dominante não seja da matéria escura, mas do restante da matéria.

Perderíamos as galáxias anãs

O desaparecimento da matéria escura em galáxias de baixa massa, as chamadas galáxias anãs, no entanto, teria um efeito catastrófico.

As galáxias anãs são as mais numerosas no Universo. Essas galáxias têm uma proporção maior de matéria escura em relação à massa total do que as galáxias mais maciças. Nessas galáxias, a massa da matéria escura pode ser até dezenas de milhares de vezes maior do que a da matéria visível. Portanto, nesse caso, as consequências da perda da matéria escura seriam muito maiores do que a perda das estrelas externas: as galáxias anãs se fragmentariam completamente.

Nada muda sem Sagitário A*

Não sabemos como o buraco negro no centro de nossa galáxia, Sagittarius A* se formou. Embora seja chamado de buraco negro, sua origem não se deve necessariamente a um colapso da matéria escura.

O buraco negro no centro de nossa galáxia atua muito localmente. De qualquer forma, ele não dita a órbita do Sol e não tem efeito considerável. Na escala da galáxia como um todo, a atração do buraco negro é irrelevante. Se o removêssemos do sistema, provavelmente nada de significativo aconteceria.

A fusão da Via Láctea com Andrômeda

Contando suas 200 bilhões de estrelas, seu buraco negro supermaciço e seu halo de matéria escura, a Via Láctea tem uma massa de cerca de 1,15 trilhão de sóis. É por isso que a chamamos de galáxia maciça. Andrômeda, nossa galáxia vizinha mais importante, também é maciça, com uma massa de cerca de 1,5 trilhão de vezes a do Sol.

A atração gravitacional que elas exercem uma sobre a outra significa que estão se aproximando (neutralizando o efeito da expansão do Universo) e, em algum momento, elas se fundirão. De fato, elas são tão grandes que, mesmo que removêssemos o alto teor de matéria escura, elas provavelmente acabariam se fundindo. No entanto, elas fariam isso em um período de tempo muito mais longo do que o esperado atualmente por causa da matéria escura.

No início do Universo

Mas vamos imaginar por um momento que a matéria escura nunca tivesse existido. Isso faria uma grande diferença, em primeiro lugar, porque as galáxias anãs talvez nunca tivessem se formado. A remoção da matéria escura da equação no início do Universo significa que seriam geradas principalmente galáxias muito maciças.

A Via Láctea provavelmente teria se formado, mas quase certamente teria muito menos estrelas. E também não veríamos os chamados halos estelares que resultam da canibalização de galáxias anãs por galáxias maciças.

O Universo se desintegraria?

Há matéria escura em toda parte. No entanto, toda a matéria escura que existe é incapaz de frear a aceleração da expansão do Universo. A matéria escura desempenha apenas o papel de atrair mais matéria escura para o que está relativamente próximo a ela.

Por outro lado, a matéria escura é capaz de neutralizar o que chamamos de fluxo de Hubble (Hubble Flow). Há algumas escalas em que, graças à presença da matéria escura, os objetos se desacoplam da expansão e do colapso (o caso de Andrômeda e da Via Láctea é um bom exemplo).

Se removêssemos toda a matéria escura de uma só vez, como aconteceria com as estrelas na periferia das galáxias maciças, as galáxias mais externas dos aglomerados de galáxias sairiam em disparada. Algumas dessas galáxias em fuga seriam incorporadas ao fluxo de Hubble e, portanto, à expansão global do Universo.

E quanto à energia escura? Com o que sabemos hoje sobre a energia escura, mesmo no cenário hipotético de desaparecimento da matéria escura, ela não teria um efeito tão forte a ponto de fazer o Universo a se fragmentar completamente.

Este artigo foi originalmente publicado em espanhol