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Na astrofísica, a matéria escura é considerada um bloco de construção do universo, além da chamada matéria bariônica (matéria comum), neutrinos e energia escura. Seu nome vem do fato de que ele não emite ou interage de forma alguma com a radiação eletromagnética, sendo, portanto, invisível em todo o espectro da radiação eletromagnética. No entanto, não deve ser confundido com antimatéria.

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Matéria escura e energia escura são dois conceitos relacionados à cosmologia e à astrofísica, referindo-se a formas de matéria e energia que são invisíveis a olho nu, mas acredita-se que tenham uma grande influência no comportamento do planeta.

Aqui falaremos de:
I. CONCEITO DE MATÉRIA ESCURA
1.1. O que é Matéria Escura?
1.2. Existência da Matéria Escura
II. CARACTERÍSTICAS DA MATÉRIA ESCURA.
2.1. Quais são as características da Matéria Escura?
III. TIPOS DE MATÉRIA ESCURA
3.1. Quais são tipos a matéria escura?
3.2. Matéria escura fria, morna e quente: características e diferenças.
IV. DESCOBERTA DA MATÉRIA ESCURA.
4.1. Quem descobriu a matéria escura?
4.2. Quando e Onde foi descoberta a matéria escura?
V. QUAL É A ÁREA DE ESTUDO DA MATÉRIA ESCURA?
VI. PAPEL DA MATÉRIA ESCURA
VII. TEORIAS SOBRE A MATÉRIA ESCURA
Quais são as teorias feitas sobre a matéria escura?

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I.
CONCEITO DE MATÉRIA ESCURA

1.1. O que é Matéria Escura?

Matéria escura é uma forma de
matéria hipotética que não emite, absorve ou reflete luz, e portanto não pode
ser vista diretamente através de telescópios. Isso significa que, embora a
sua presença possa ser inferida a partir dos efeitos gravitacionais que exerce
sobre os objetos visíveis, não é possível observá-la diretamente.

Ela é
chamada "escura" porque não emite radiação eletromagnética, ao
contrário de outros tipos de matéria, como estrelas e gases.

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1.2. Existência da Matéria Escura

Os astrônomos não têm evidências
visuais da matéria escura, mas sua existência é inquestionável devido à sua
atração gravitacional. Isso é especialmente importante quando se trata de
grandes estruturas cósmicas, como galáxias, que só podem ser explicadas pela
matéria escura. Por exemplo, NGC 5585 parece uma galáxia espiral típica,
mas uma inspeção mais detalhada revela uma ocorrência incomum.

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A existência da matéria escura
jamais foi comprovada cientificamente, sua existência foi proposta em
experimentos e observações, porém desde sua proposta primitiva, ninguém
conseguiu afirmar explicitamente que a matéria escura é real.

Os cientistas deduzem a
presença de matéria escura de sua influência gravitacional em corpos celestes
como estrelas e galáxias. O consenso atual postula que a matéria escura
constitui a maior parte da massa do Universo, respondendo por cerca de 85%,
enquanto a matéria visível contribui com apenas 15%.

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II. CARACTERÍSTICAS DA MATÉRIA ESCURA

2.1. Quais são as características da Matéria Escura?

A matéria escura possui as
seguintes características:

- A matéria não é
formada por prótons, nêutrons e elétrons

Ao contrário dos blocos de
construção de nossa matéria normal, prótons, nêutrons e elétrons, a matéria
escura não é composta por essas partículas. A composição da matéria
escura ainda é um mistério, mas os pesquisadores acreditam que ela é composta
por partículas que têm uma interação muito fraca com a matéria comum.

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- A matéria escura é distribuída de forma desigual
no universo

A dispersão assimétrica da matéria
escura no espaço provoca a formação de estruturas extensas, como halos e
filamentos, ao redor das galáxias.

- A taxa de expansão do universo é influenciada
pela matéria escura.

A matéria escura desempenha um
papel significativo na taxa de expansão do universo. Sua atração
gravitacional aproxima as galáxias, o que, por sua vez, diminui a taxa de
expansão do universo.

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- A matéria escura é responsável por
aproximadamente 85% da matéria no universo observável

Apesar do fato de que cerca de 85%
da matéria observável é atribuída à matéria escura, ainda há muito desconhecido
sobre suas propriedades e características.

Pesquisas contínuas buscam aumentar
nossa compreensão da composição da matéria escura e suas interações com
diferentes formas de matéria e energia presentes no cosmos.

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III. TIPOS DE MATÉRIA ESCURA

Existem várias hipóteses sobre os
tipos de partículas que poderiam compor a matéria escura, mas ainda não há uma
confirmação experimental sobre qual é o tipo exato de matéria escura.

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3.1. Quais são tipos a matéria escura?

Algumas das hipóteses mais comuns
sobre o que seriam matéria escura são: WIMPs, Axions, MACHOs, Partículas supersimétricas, etc.

3.1.1. WIMPs

WIMPs (Weakly
Interacting Massive Particles): são partículas que interagem fracamente com a
matéria visível, o que as torna mais difíceis de detectar diretamente.
Estima-se que essas partículas tenham uma massa da ordem de algumas dezenas de
vezes a massa do próton.

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3.1.2. Axions

Axions: são partículas hipotéticas com uma massa
extremamente baixa e que interagem pouco com a matéria visível. Essas partículas
foram propostas para resolver alguns problemas na física teórica, mas sua
existência ainda não foi confirmada experimentalmente.

Os áxions são um tipo de partícula
hipotética que, se existirem, raramente poderiam interagir com a matéria
normal. Ela a foi proposta pela primeira vez há mais de 40 anos, mas ainda não
foi encontrado sinais de que realmente existe no universo. Ainda assim, é
considerada a melhor explicação para a matéria escura. De acordo com a tese, se
os áxions tiverem uma massa baixa dentro de uma faixa específica, eles podem
ser um possível componente da matéria escura.

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3.1.3. MACHOs

MACHOs (Massive Astrophysical Compact Halo Objects):
são objetos astronômicos, como buracos negros, estrelas de nêutrons ou
planetas, que poderiam ser responsáveis pela maior parte da matéria escura. No
entanto, evidências observacionais descartaram essa hipótese como a principal
fonte de matéria escura.

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3.1.4. Partículas supersimétricas

Partículas
supersimétricas: são partículas
hipotéticas previstas pela teoria da supersimetria, que poderiam ser candidatas
a matéria escura. No entanto, a teoria da supersimetria ainda não foi
confirmada experimentalmente.

Nenhuma dessas hipóteses foi
confirmada por evidências experimentais até o momento, e a busca pela natureza
da matéria escura continua sendo um dos principais desafios da física moderna.

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3.2. Matéria escura fria, morna e quente:
características e diferenças.

As formas de matéria escura
sobre as quais gostaria de falar me lembram bebidas quentes e frias que você
pode tomar em um café local ou algo assim. Matéria escura quente é
matéria escura composta de partículas que viajam na velocidade da luz ou perto
dela. A matéria escura fria refere-se à matéria escura composta de
partículas que se movem lentamente.

Além disso, a matéria escura
fria me lembra um lodo que você pode obter onde pedaços e pedaços de gelo
grudam. A razão pela qual as coisas podem ficar juntas nesta bebida
gelada é porque as partículas que compõem a bebida se movem lenta e
letargicamente e, como resultado, podem se agrupar em pedaços de gelo.

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▟ Os teóricos aceitam amplamente que
a matéria escura fria é composta de partículas que
se movem lentamente em relação à velocidade da luz, com interação mínima com a
matéria normal e possuindo radiação eletromagnética. Os candidatos mais
prováveis para essas partículas são áxions, neutrinos estéreis e neutralinos,
devido às suas fracas interações com a matéria bariônica.

▟ As partículas da matéria
escura quentes movem-se a velocidades próximas da luz, conhecidas
como velocidades ultra-relativísticas. No entanto, esta teoria não é
amplamente aceita, pois não pode explicar a formação de galáxias individuais a
partir do Big Bang. A matéria escura fria parece oferecer uma explicação
melhor para esse fenômeno.

▟ A matéria escura
morna é classificada como intermediárias às da matéria escura quente e
fria. Neutrinos estéreis e gravitinos são as partículas mais
frequentemente encontradas neste estado, como também visto na matéria escura
quente.

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IV. DESCOBERTA DA MATÉRIA ESCURA.

4.1. Quem descobriu a matéria escura?

A descoberta da matéria escura não
é atribuída a uma pessoa específica, mas sim a uma série de observações
astronômicas e estudos teóricos realizados por diversos cientistas ao longo das
décadas.

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4.2. Quando e Onde foi descoberta a matéria escura?

Na década de 1930, o astrônomo
suíço Fritz Zwicky observou a dinâmica das galáxias no aglomerado de galáxias
Coma e propôs a existência de uma matéria invisível que estaria exercendo uma
força gravitacional adicional nas galáxias, mantendo-as juntas. Ele chamou essa
matéria de "matéria escura", termo que é utilizado até hoje.

Na década de 1970, o astrônomo
norte-americano Vera Rubin estudou as rotações das galáxias e observou que as
estrelas nas bordas das galáxias se moviam mais rapidamente do que o esperado,
o que sugeriu a presença de uma quantidade significativa de matéria invisível.

Desde então, estudos observacionais
e teóricos têm sido realizados por diversos cientistas em todo o mundo,
buscando entender a natureza e as propriedades da matéria escura.

Atualmente, a evidência da
existência da matéria escura é baseada principalmente em observações de
velocidades estelares em galáxias, lentes gravitacionais e radiação cósmica de
fundo.

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V. QUAL É A ÁREA DE ESTUDO DA MATÉRIA ESCURA?

A área que estuda a matéria escura
é a astrofísica e a cosmologia.

A matéria escura é um dos
principais mistérios do universo e está intrinsecamente ligada à estrutura do
cosmos e à formação das galáxias. Por isso, ela tem sido objeto de estudo de
físicos teóricos, astrofísicos observacionais e cosmólogos.

As pesquisas buscam entender a
natureza, a distribuição e as propriedades da matéria escura, bem como a
relação entre ela e a matéria visível.

A descoberta da verdadeira natureza
da matéria escura pode fornecer novas e profundas informações sobre a
composição e a evolução do universo.

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VI. PAPEL DA MATÉRIA ESCURA

Ainda não é possível afirmar com
certeza qual é o papel exato da matéria escura no universo, já que ela não é
diretamente observável.

6.1. Para que serve a matéria escura?

Cientistas acreditam que a
matéria escura é fundamental na formação e evolução de estruturas cósmicas,
como galáxias, aglomerados de galáxias e filamentos cósmicos.

A matéria escura é capaz de criar e
manter a estrutura desses objetos devido à sua grande influência gravitacional,
que é muito maior do que a da matéria visível.

Além disso, a matéria escura também
desempenha um papel importante na teoria atual do Big Bang, proporcionando a
matéria necessária para a formação das primeiras galáxias.

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VII. TEORIAS SOBRE A MATÉRIA ESCURA

A matéria escura é uma hipotética
forma de matéria que é proposta para explicar observações cosmológicas que
indicam a presença de mais massa no universo do que a que pode ser
observada.

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Quais são as teorias feitas sobre a matéria escura?

Existem várias teorias sobre a
matéria escura, algumas das quais incluem: Teoria da Matéria escura
fria, Teoria da Matéria escura quente, Teoria da modificação da
dinâmica newtoniana, Teoria das cordas, Teoria da gravidade modificada
(MOG), etc.

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7.1. Teoria da Matéria escura fria

Matéria escura fria: esta teoria sugere que a maioria da matéria
escura é composta por partículas não detectáveis que interagem fracamente com
outras partículas. Essas partículas teriam uma massa muito baixa e se moveriam
lentamente, o que é conhecido como "matéria escura fria". Esta teoria
é a mais amplamente aceita atualmente.

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7.1. Teoriada Matéria escura morna

Matéria escura morna (MEM) é uma
forma hipotética de matéria escura que possui propriedades intermediárias entre
a matéria escura quente e a matéria escura fria. Os candidatos a MEM mais comuns
são neutrinos e gravitinos estéreis. Os WIMPs (partículas maciças que interagem
fracamente), quando produzidos não termicamente, podem ser candidatos à matéria
escura quente. Em geral, no entanto, os WIMPs produzidos termicamente são
candidatos à matéria escura fria.

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7.2. Teoria da Matéria escura quente

Matéria escura quente: esta teoria sugere que a matéria escura é
composta por partículas que se moveriam muito rapidamente, em velocidades
ultrarelativísticas, conhecidas como "matéria escura quente". Essas
partículas teriam uma massa muito pequena e se moveriam em velocidades
relativísticas.

A radiação cósmica de fundo em
micro-ondas, medida pelo satélite COBE, é muito suave e as partículas em
movimento rápido não podem formar aglomerados tão pequenos quanto galáxias a
partir de um estado inicial deste tipo. Devido à teoria, para explicar uma
estrutura em pequena escala no universo, é necessário invocar a matéria escura
fria (MDL) ou a matéria escura quente (DMH).

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7.3. Teoria da modificação da dinâmica
newtoniana (MOND)

Teoria da modificação
da dinâmica newtoniana (MOND): esta
teoria sugere que a lei da gravidade de Newton precisa ser modificada em
escalas muito grandes, em vez de postular a existência de matéria escura. Essa
teoria é uma alternativa à ideia de que existe matéria escura, e é menos
amplamente aceita do que as outras.

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7.4. Teoria das cordas

Teoria das cordas: algumas teorias da física teórica, como a
teoria das cordas, postulam a existência de partículas maciças "ponto
zero" que poderiam ser candidatos a matéria escura. No entanto, essa ideia
ainda é especulativa e não há evidências diretas de sua existência.

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7.5. Teoria da gravidade modificada (MOG)

Teoria da gravidade
modificada (MOG): essa teoria sugere
que a gravidade funciona de maneira diferente em escalas muito grandes, o que
poderia explicar as observações que levaram à ideia de matéria escura. No
entanto, essa teoria ainda é controversa e não é amplamente aceita.

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