O Mistério Desvendado: A Matéria Escura Realmente Segue as Regras da Gravidade?

Imagine que você está em um palco cósmico, e a maior parte da plateia é invisível. Essa plateia é a Matéria Escura, um componente misterioso que não emite, não reflete e nem absorve luz, mas que, surpreendentemente, compõe cerca de 85% de toda a matéria do universo. Por décadas, a grande questão que intriga os cientistas é: essa substância elusiva obedece às mesmas leis da física que nos governam? Um estudo recente da Universidade de Genebra (UNIGE), publicado na Nature Communications, sugere que sim, a Matéria Escura se comporta de forma muito mais “normal” do que se pensava, pelo menos no que diz respeito à Gravidade.

O Jogo das Forças Fundamentais

A matéria comum — tudo o que podemos ver e tocar, desde a ponta do seu dedo até as estrelas mais distantes — é regida por quatro forças fundamentais: a gravidade, o eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca. Mas e a Matéria Escura? Seria ela também controlada por essas forças, ou estaria sujeita a uma Quinta Força da Natureza ainda desconhecida?

Para entender o que está em jogo, pense na Gravidade como um lençol esticado. Objetos pesados, como planetas e galáxias, criam depressões nesse lençol, que os cientistas chamam de Poços Gravitacionais. A matéria comum, como uma bola de gude rolando, cai naturalmente nessas depressões. O estudo da UNIGE se propôs a descobrir se a Matéria Escura (que forma a maior parte das galáxias) também “rola” para o fundo desses poços da mesma maneira.

A Pista das Galáxias: O Comportamento da Matéria Escura

A equipe de pesquisa, liderada por Camille Bonvin, usou uma abordagem engenhosa: eles compararam a velocidade com que as galáxias se movem pelo universo com a profundidade dos Poços Gravitacionais que elas ocupam.

•Cenário 1 (Sem Quinta Força): Se a Matéria Escura fosse governada apenas pela Gravidade, as galáxias (que são majoritariamente feitas dela) cairiam nos poços exatamente como a matéria comum. O movimento seria previsível, seguindo as regras clássicas da física, como as Equações de Euler.

•Cenário 2 (Com Quinta Força): Se houvesse uma Quinta Força da Natureza agindo sobre a Matéria Escura, ela daria um “empurrão” ou um “freio” extra nas galáxias. O movimento seria diferente do esperado, e as Equações de Euler não seriam suficientes para descrever o Comportamento da Matéria Escura.

Ao aplicar essa análise aos dados cosmológicos atuais, a conclusão foi clara: a Matéria Escura e Gravidade parecem interagir de forma idêntica à matéria comum. O movimento das galáxias se encaixou perfeitamente nas Equações de Euler, sugerindo que, em grandes escalas, a Matéria Escura não desafia a Gravidade.

O Mistério da Matéria Escura Continua… Mas com Limites

Embora o estudo seja um grande passo para a caracterização do Comportamento da Matéria Escura, ele não elimina totalmente a possibilidade de uma nova força. A primeira autora, Nastassia Grimm, explica que, se uma Quinta Força da Natureza existir, ela deve ser extremamente fraca, não podendo exceder 7% da força da Gravidade. Qualquer coisa mais forte já teria sido detectada por essa análise.

Em outras palavras, o Mistério da Matéria Escura continua, mas agora sabemos onde procurar. Os próximos experimentos, como o LSST e o DESI, terão a sensibilidade para detectar forças tão fracas quanto 2% da Gravidade. Isso significa que estamos à beira de desvendar se a Matéria Escura é apenas uma versão invisível da matéria comum ou se ela esconde um segredo ainda maior sobre as leis fundamentais do universo.

A jornada para entender o cosmos está longe de terminar, mas a cada estudo, a escuridão se torna um pouco mais clara.

Referências:

1.Grimm, N. et al. (2025). Comparing the motion of dark matter and standard model particles on cosmological scales. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-025-65100-8.