Qual a Diferença entre Matéria Escura e Energia Escura?

Dois aglomerados de galáxias colidiram para criar o 'Aglomerado da Bala', mostrado aqui. A matéria normal é mostrada em rosa e o restante é ilustrado em azul, revelando que a matéria escura domina esse aglomerado enorme.

A maior parte do nosso universo está oculta à vista de todos. Embora não possamos vê-lo ou tocá-lo, a maioria dos astrônomos diz que a maioria do Cosmos consiste de matéria escura e energia escura. Mas o que é esse material misterioso e invisível que nos cerca? E qual é a diferença entre energia escura e matéria escura? Em suma, a matéria escura retarda a expansão do Universo, enquanto a energia escura a acelera.
A matéria escura funciona como uma força atraente - uma espécie de cimento cósmico que mantém nosso universo unido. Isso ocorre porque a matéria escura interage com a gravidade, mas não reflete, absorve ou emite luz. Enquanto isso, a energia escura é uma força repulsiva - uma espécie de anti-gravidade - que impulsiona a expansão sempre acelerada do Universo.
A energia escura é a força muito mais dominante das duas, representando cerca de 68% da massa e energia total do Universo. A matéria escura representa 27%. E o resto - apenas 5% - é toda a matéria regular que vemos e interagimos todos os dias.

A matéria escura não pode ser fotografada, mas os pesquisadores podem detectá-la e mapeá-la medindo as lentes gravitacionais. Sua distribuição é mostrada aqui na sobreposição azul da região interna de Abell 1689, um aglomerado de galáxias a 2,2 bilhões de anos-luz de distância.

Matéria escura
Na década de 1930, o astrônomo suíço Fritz Zwicky estudou imagens das cerca de mil galáxias que compõem o Aglomerado de Coma - e ele descobriu algo estranho sobre o comportamento delas. As galáxias se moviam tão rápido que deveriam simplesmente se separar. Ele especulou que algum tipo de "matéria escura" as mantinham juntos.
Décadas depois, os astrônomos Vera Rubin e Kent Ford encontraram um fenômeno semelhante ao estudar as taxas de rotação de galáxias individuais. As estrelas na borda externa de uma galáxia devem circular mais lentamente que as estrelas próximas ao centro. É assim que acontece com os planetas em nossa órbita do sistema solar. Em vez disso, eles perceberam que as estrelas nos arredores de uma galáxia orbitam tão rápido - ou mais rápido - do que as estrelas mais próximas. Rubin e Ford descobriram mais evidências de que alguma forma invisível de matéria aparentemente mantém o Universo unido.
"Até estrelas da periferia estão orbitando em alta velocidade", explicou Rubin em entrevista ao Discover. "Tem que haver muita massa para fazer as estrelas orbitarem tão rapidamente, mas não podemos vê-la. Chamamos isso de massa escura ou de massa invisível.
Os astrônomos agora têm muitas outras evidências que sugerem que a matéria escura é real. De fato, a existência de matéria escura é tão amplamente aceita que faz parte do chamado modelo padrão de cosmologia, que forma a base de como os cientistas entendem o nascimento e a evolução do Universo. Sem ela, não podemos explicar como chegamos aqui.
Mas todas essas evidências pressionam os cosmologistas a encontrar provas definitivas de que a matéria escura existe e que seu modelo do Universo está correto. Por décadas, físicos de todo o mundo empregam instrumentos cada vez mais de alta tecnologia para tentar detectar a matéria escura. Até o momento, eles não encontraram sinais disso.

Uma visão ampla do universo local, abrangendo centenas de milhões de anos-luz, revela a estrutura agrupada e semelhante a uma teia do Cosmos, com fios de galáxias e imensos vazios (void). A Via Láctea é apenas um dos muitos pontos que compõem o Superaglomerado Virgem. Em vez de apenas espaços vazios e passivos, os vazios podem conter pistas para entender a matéria escura, a energia escura e a evolução galáctica.

Energia escura
Há cerca de um século, os astrônomos sabem que nosso universo está se expandindo. Observações telescópicas mostraram que a maioria das galáxias estão se afastando uma das outras, o que implica que as galáxias estavam mais próximas no passado distante. No entanto, os astrônomos assumiram que a atração gravitacional combinada de todas as estrelas e galáxias do Cosmos deveria estar diminuindo a expansão do Universo. Talvez até um dia desmoronasse de novo em um Big Crunch (Grande Colapso).
No entanto, no final dos anos 90, duas equipes de astrônomos descobriram algo que não fazia sentido. Pesquisadores que estudavam supernovas nas galáxias mais distantes descobriram que galáxias distantes estavam se afastando de nós mais rapidamente do que as galáxias próximas. O Universo não estava apenas se expandindo - ele estava se acelerando.
"Minha própria reação ficou entre espanto e horror", disse o astrônomo Brian Schmidt, que liderou uma das duas equipes, ao New York Times em 1998. "Espanto, porque eu simplesmente não esperava esse resultado, e horror por saber que ele provavelmente seria desacreditado pela maioria dos astrônomos - que, como eu, são extremamente céticos em relação ao inesperado".

Este gráfico ilustra como o universo se expande com o tempo.

Mas, em vez de refutá-lo, as observações subsequentes apenas tornaram as evidências da energia escura mais robustas.
Agora, isso não significa que os pesquisadores saibam o que é energia escura. Longe disso. Mas eles podem descrever seu papel no Universo, graças à teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Einstein não sabia sobre energia escura, mas suas equações sugeriam que um novo espaço pode surgir. E ele também incluiu um fator na relatividade chamado constante cosmológica - e depois se arrependeu - para impedir o colapso do Universo. Essa ideia permite que o próprio espaço tenha energia. No entanto, os cientistas ainda nunca viram essa força na Terra.
Alguns físicos teóricos pensam que existe um reino escuro inteiro de partículas e forças por aí, apenas esperando para serem descobertas. Qualquer que seja a energia escura e a matéria escura, elas parecem estar brincando de cabo de guerra com o nosso universo - mantendo-o unido e separando-o.

Fonte: Astronomy