A matéria escura permeia o sistema solar como uma névoa invisível. Nós só falta os meios para medir seus efeitos sobre os corpos do sistema solar.
Por que não vemos os efeitos da matéria escura em nosso sistema solar e em outros sistemas estelares próximos?
Curran Rode
Ammannsville, Texas
A matéria escura refere-se a um material que não absorve, reflete nem emite qualquer radiação eletromagnética. Os astrônomos determinaram sua existência por meio da influência gravitacional que ela exerce sobre a matéria visível. Na verdade, estima-se que cerca de 90% da Via Láctea seja composta de matéria escura. Esse cálculo baseia-se principalmente em observações dos movimentos estelares. As velocidades individuais das estrelas de uma galáxia são proporcionais à quantidade de matéria contida nela — quanto maior a massa, maior a velocidade. As estrelas da Via Láctea estão se movendo muito rapidamente. Mesmo na posição da Terra, a cerca de dois terços da distância entre o centro galáctico e o limite externo da nossa galáxia, o Sol viaja a aproximadamente 220 quilômetros por segundo. A matéria visível sozinha não pode explicar velocidades tão altas. Portanto, deve haver muito mais matéria galáctica do que podemos enxergar.
Foi assim que a existência da matéria escura foi inicialmente inferida em escalas grandes (galácticas). Mas será que a matéria escura poderia afetar da mesma forma os movimentos dentro do nosso sistema solar? E será que poderíamos observar seus efeitos por meio de interações com a matéria comum?
Vamos abordar essa questão analisando os movimentos dos objetos dentro do sistema solar. O Sol, que contém 99,8% da matéria do sistema solar, exerce a força gravitacional predominante sobre tudo que orbita ao seu redor. Em outras palavras, o sistema solar consiste no Sol e em uma quantidade relativamente pequena de matéria dispersa (planetas, asteroides etc.) ao seu redor. Assim, sua matéria está altamente concentrada em um objeto central e extremamente difusa em uma vasta região ao redor. Por outro lado, a matéria escura provavelmente é muito rarefeita e uniformemente distribuída. Ela deve permear o sistema solar assim como permeia a galáxia, sem variação significativa em sua densidade. Consequentemente, os planetas internos deveriam sentir menos força gravitacional da matéria escura do que os planetas externos, já que as órbitas destes englobam mais matéria escura do que aqueles. Para ser mais preciso, os astrônomos estimam que o movimento orbital da Terra deve ser afetado pelos 10¹³ quilogramas de matéria escura que ela circunda, enquanto a órbita de Urano contém 10¹⁶ kg de matéria escura. Embora essas quantidades possam parecer grandes para nós, elas são insignificantes quando comparadas às massas do Sol (2 × 10³⁰ kg), da Terra (6 × 10²⁴ kg) e de Urano (8,7 × 10²⁵ kg). Infelizmente, detectar diferenças tão minúsculas nas órbitas planetárias com e sem matéria escura está além da nossa capacidade atual de observação.
No entanto, de acordo com um artigo de Edward Belbruno e James Green publicado na edição de março de 2022 do Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ("Ao Deixar o Sistema Solar: A Matéria Escura Faz Diferença"), sondas distantes como as Pioneer 10 e 11 ou as Voyager 1 e 2 poderiam ser afetadas de forma detectável pela matéria escura presente na galáxia. Infelizmente, o efeito da matéria escura nos movimentos dessas espaçonaves só se tornaria perceptível quando elas atingissem uma distância de pelo menos 30.000 unidades astronômicas (UA) do Sol. (Uma UA equivale à distância média entre a Terra e o Sol, cerca de 150 milhões de quilômetros. Para referência, a Voyager 1, a espaçonave mais distante já lançada, estava a apenas 163,8 UA do Sol em junho de 2024 e levará aproximadamente 8.525 anos para atingir a marca de 30.000 UA.)
Ainda assim, mesmo 30.000 UA estão bem dentro do limite externo do sistema solar, definido pela Nuvem de Oort em 100.000 UA. Além disso, Belbruno e Green sugerem que uma futura espaçonave a uma distância de "apenas" 100 UA poderia liberar uma esfera refletiva que seguiria sua própria trajetória, independente da nave. Ao medir como as forças galácticas — ou a combinação das forças da matéria comum e da matéria escura — afetam os movimentos da espaçonave e da esfera, os cientistas poderiam então determinar como a matéria escura causa desvios em suas trajetórias.
Portanto, é muito provável que a matéria escura realmente permeie o sistema solar como uma névoa invisível. Apenas ainda não temos os meios para medir seus efeitos sobre os corpos do sistema solar... por enquanto.
Edward Herrick-Gleason
Membro da equipe, Planetário Southworth, Universidade do Sul do Maine, Portland, Maine
