Numa bela noite de lua cheia, você sai de casa e dirige até as montanhas, fugindo das luzes da cidade. Após subir a serra, encontra um belo local para estacionar. Ninguém por perto, nenhum outro carro passando, por alguns momentos você se sente só no universo, maravilhado pela imensidão do espaço, pelas incontáveis estrelas que decoram a abóbada celeste. Acostumados com a presença humana, nos esquecemos do “resto”, dos mundos espalhados pelo cosmo, centenas de bilhões de estrelas só na nossa galáxia, que é apenas uma dentre centenas de bilhões de outras. E o que é mais surpreendente, todos esses mundos, todas essas estrelas e galáxias, são apenas uma pequena fração do que existe no universo, não mais de 5% do que preenche a totalidade do espaço.

No nosso dia-a-dia, damos valor ao que vemos, ao que existe de concreto, mesmo que tenhamos consciência de que existem coisas invisíveis à nossa volta—o ar que respiramos, as ondas de rádio e micro-ondas dos celulares. Porém, existem muito mais coisas “invisíveis” à nossa volta do que o ar e as ondas de rádio. Uma das funções da ciência é justamente abrir janelas para esse mundo invisível que nos cerca, revelando uma realidade muito diferente da que percebemos. Como disse a raposa ao Pequeno Príncipe, “O que é essencial é invisível aos olhos”. A realidade é muito mais rica do que nossa percepção dela.

Na astronomia isso fica patente, visto que 95% do que existe no universo é invisível. Já na década de 1930, o astrônomo Fritz Zwicky, estudando o movimento de galáxias, percebeu que suas velocidades eram muito maiores do que esperava. Segundo a teoria da gravitação de Isaac Newton, objetos com massa exercem uma atração sobre outros objetos com massa cuja intensidade é proporcional à sua massa e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. Por exemplo, é esta atração que faz com que a Terra e os outros planetas girem ao redor do Sol, e a Lua ao redor da Terra. No caso das galáxias, quando muitas delas estão relativamente “próximas” (as distâncias são de dezenas de milhões de anos-luz), elas também formam grupos, chamados de aglomerados. Zwicky mostrou que para explicar os movimentos das galáxias nos aglomerados era necessário postular a existência de muito mais matéria do que a que imediatamente visível através do brilho das galáxias. Sugeriu que existe “matéria escura” nas galáxias, que seria a responsável pelos movimentos inesperados.

Hoje, sabemos que existe bem mais matéria escura do que a que brilha (estrelas, nuvens de gases interestelar). O mais surpreendente é que esta matéria não tem nada a ver com a matéria da qual nós e as estrelas somos formados, os átomos dos 94 elementos naturais com seus elétrons, prótons e nêutrons. A matéria escura, que ocorre na proporção de 6:1 com relação à matéria normal, é feita de alguma outra coisa. O quê, ainda não sabemos. Possivelmente, alguma nova partícula que só interage com a matéria comum através da gravidade. Isso explicaria o fato de as galáxias serem atraídas pela matéria escura (pela gravidade) mas de essa matéria não emitir luz ou outro tipo de radiação eletromagnética. (Ou seja, ser invisível em todas as frequências, das ondas de rádio aos raios X e gama.) A caça pela partícula (ou partículas) que compõem a matéria escura—que envolvem as galáxias como um véu invisível, é uma área de muita atividade na astronomia moderna. Caso seja encontrada, promete revolucionar nossa compreensão da composição material do cosmo.

Para complicar as coisas ainda mais (ou, com mais otimismo, tornar o desafio ainda mais fascinante), em 1998 dois grupos de astrônomos descobriram que o universo não só está em expansão—o que já se sabia desde 1929—mas em expansão acelerada. Claro, essa pressa celeste tem que ter uma causa física. Mais uma vez, as observações astronômicas nos apresentam com um dilema inesperado. Para explicar os resultados das observações, a causa da aceleração tem que contribuir com cerca de 73% da energia total do universo! Ou seja, a descoberta desta “energia escura”—espalhada pelo cosmo inteiro como um fluido invisível—completa a receita cósmica, tornando-a positivamente estranha: 4% de matéria comum, 23% de matéria escura, e 73% de energia escura. No momento, pouco sabemos de 96% da constituição cósmica.

Vista superficialmente, essa situação parece ser uma crise na ciência. Muito pelo contrário, é justamente nos períodos de grandes descobertas observacionais e experimentais que a ciência dá grandes saltos qualitativos. A ciência precisa de desafios, de grandes questões em aberto, para avançar. O fato de que hoje vivemos num universo às escuras significa que amanhã, graças à persistência e à criatividade humana, ele se encherá de luz mais uma vez.

Foto no Alto: Abell 520/NASA

Marcelo Gleiser é um físico, astrônomo, professor, escritor e roteirista. Você pode saber mais sobre o que Marcelo Gleiser anda pensando no Facebook.