Descobertas de massa-luz

Quando os astrônomos mediram a curva de rotação galáctica da Via Láctea, a velocidade de rotação não diminuiu exponencialmente com a distância - na realidade, ela aumentou, chegando a um valor quase constante. Então, concluíram que a maior parte da massa galáctica estava localizada nas extremidades da galáxia (fora da órbita do Sol de 28 mil anos-luz do centro), ou na porção do halo. As regiões externas e as porções do halo da galáxia emitem pouquíssima luz. Por esse motivo, qualquer massa que existe nessas regiões (e há uma grande quantidade dela) é escura, daí o termo "matéria escura". Na verdade, existe seis vezes mais matéria escura do que matéria clara na Via Láctea.

NASA/Equipe de ciência da WMAP A composição do universo

Essa descoberta de uma alta relação massa-luz para a Via Láctea não foi totalmente nova. Em 1933, o astrônomo Fritz Zwicky usou métodos semelhantes para medir a massa luminosa e a massa rotacional nos aglomerados de galáxias (grandes grupos de galáxias que orbitam entre si). Ele descobriu as relações massa-luz que eram maiores que 100. Zwicky sugeriu que as diferenças entre a massa total e a massa luminosa deviam-se à matéria escura. Suas descobertas não foram bem recebidas pela maioria dos astrônomos, mas, hoje, a idéia de que existe matéria escura geralmente é aceita.

Na década de 60, a astrônoma Vera Rubin fez uma curva rotacional para a galáxia Andrômeda (M31) e descobriu um padrão semelhante ao observado na Via Láctea. Ela e seu colega, Kent Ford, criaram curvas rotacionais para várias galáxias espirais e encontraram curvas semelhantes às da Via Láctea. A implicação de todos esses resultados apontou para duas possibilidades:

1. Algo estava errado com a idéia que tínhamos de gravidade e rotação. Provavelmente não era isso, pois as leis de Newton resistiram a muitos testes durante séculos - elas se aplicam à maioria das situações, exceto a objetos que viajam próximas à velocidade da luz ou em gravidade extrema, em que, no caso, aplicam-se as teorias de Einstein da relatividade especial e geral (veja Como funciona a relatividade especial).

2. As galáxias e os aglomerados galácticos devem conter mais matéria escura do que clara.

Os astrônomos podem detectar a matéria escura examinando os raios X que ela emite. Na próxima seção, descobriremos como a matéria escura também pode desviar luz.