Este artigo foi publicado originalmente em A conversa. A publicação contribuiu com o artigo para Space.com’s Vozes de especialistas: artigos de opinião e insights.
Se você olhar através do espaço com um telescópio, verá inúmeras galáxias, a maioria das quais hospeda grandes centros centrais. buracos negrosbilhões de estrelas e seus planetas acompanhantes. O universo está repleto de objetos enormes e espetaculares, e pode parecer que esses objetos massivos deveriam conter a maior parte da matéria do universo.
Mas o Teoria do Big Bang prevê que cerca de 5% do conteúdo do universo deveria ser átomos feitos de prótons, nêutrons e elétrons. A maioria desses átomos não pode ser encontrada em estrelas e galáxias – uma discrepância que tem intrigado os astrônomos.
Se não for em estrelas e galáxias visíveis, o esconderijo mais provável para a matéria será no espaço escuro entre as galáxias. Embora o espaço seja frequentemente chamado de vácuo, ele não está completamente vazio. Partículas e átomos individuais estão dispersos por todo o espaço entre estrelas e galáxias, formando uma rede escura e filamentar chamada “teia cósmica.”
Por todo minha carreira como astrônomoestudei esta teia cósmica e sei como é difícil explicar a matéria espalhada pelo espaço.
Num estudo publicado em junho de 2025, uma equipa de cientistas utilizou uma técnica de rádio única para completar o censo da matéria normal no Universo.
O censo da matéria normal
O lugar mais óbvio para procurar matéria normal é na forma de estrelas. Gravidade reúne estrelas em galáxiase os astrônomos podem contar galáxias em todo o universo observável.
O censo chega a várias centenas de bilhões de galáxias, cada uma composta por várias centenas de bilhões de estrelas. Os números são incertos porque muitas estrelas se escondem fora das galáxias. Isso é uma estimativa de 1023 estrelas no universo, ou centenas de vezes mais do que o número de grãos de areia em todas as praias da Terra. Há uma estimativa 1082 átomos do universo.
No entanto, este número prodigioso está muito aquém de dar conta de toda a matéria prevista pelo Big Bang. Contabilidade cuidadosa indica que as estrelas contêm apenas 0,5% da matéria do universo. Presumivelmente, dez vezes mais átomos flutuam livremente no espaço. Apenas 0,03% da matéria é outros elementos além de hidrogênio e hélioincluindo o carbono e todos os componentes da vida.
Olhando entre galáxias
O meio intergaláctico – o espaço entre as galáxias – é quase um vácuo total, com densidade de um átomo por metro cúbico, ou um átomo a cada 35 pés cúbicos. Isso é menos de um bilionésimo de bilionésimo da densidade do ar Terra. Mesmo nesta densidade muito baixa, este meio difuso soma muita matéria, dada a enorme quantidade de 92 bilhões de anos-luz diâmetro do universo.
O meio intergaláctico é muito quentecom uma temperatura de milhões de graus. Isso torna difícil observar, exceto com Telescópios de raios Xuma vez que um gás muito quente irradia através do universo a comprimentos de onda de raios X muito curtos. Os telescópios de raios X têm sensibilidade limitada porque são menores que a maioria dos telescópios ópticos.
Os astrónomos utilizaram recentemente uma nova ferramenta para resolver este problema de matéria perdida. Explosões rápidas de rádio são explosões intensas de ondas de rádio que podem emitir tanta energia em um milissegundo quanto o Sol emite em três dias. Descobertas pela primeira vez em 2007, os cientistas descobriram que as explosões são causadas por remanescentes estelares compactos em galáxias distantes. A sua energia esgota-se à medida que as rajadas viajam pelo espaço e, quando a energia chega à Terra, é mil vezes mais fraca do que seria o sinal de um telemóvel se fosse emitido na Lua e depois detectado na Terra.
Uma pesquisa do início de 2025 sugere que fonte das explosões é a região altamente magnética em torno de uma estrela de nêutrons ultracompacta. Estrelas de nêutrons são restos incrivelmente densos de estrelas massivas que colapsaram sob a sua própria gravidade após uma explosão de supernova. O tipo específico de estrela de nêutrons que emite rajadas de rádio é chamado de magnetarcom um campo magnético mil trilhões de vezes mais forte que o da Terra.
Embora os astrônomos não compreendam completamente as explosões rápidas de rádio, eles podem use-os para sondar os espaços entre as galáxias. À medida que as explosões viajam pelo espaço, as interações com os elétrons no gás intergaláctico quente diminuem preferencialmente os comprimentos de onda mais longos. O sinal de rádio se espalha, de forma análoga à forma como um prisma transforma a luz solar em um arco-íris. Os astrônomos usam a quantidade de propagação para calcular quanto gás a explosão passou em seu caminho para a Terra.
Quebra-cabeça resolvido
No novo estudopublicado em junho de 2025, uma equipe de astrônomos do Caltech e do Harvard Center for Astrophysics estudou 69 rajadas rápidas de rádio usando um conjunto de 110 radiotelescópios na Califórnia. A equipe descobriu que 76% da matéria normal do universo situa-se no espaço entre as galáxias, com outros 15% em halos de galáxia – a área que rodeia as estrelas visíveis numa galáxia – e os restantes 9% em estrelas e gás frio dentro das galáxias.
A contabilização completa da matéria normal no universo fornece uma forte afirmação da teoria do Big Bang. A teoria prevê o abundância de matéria normal formado nos primeiros minutos do universo, portanto, ao recuperar os 5% previstos, a teoria passa em um teste crítico.
Vários milhares de rajadas rápidas de rádio já foram observadas, e uma próximo conjunto de radiotelescópios provavelmente aumentará a taxa de descoberta para 10.000 por ano. Uma amostra tão grande permitirá que rajadas rápidas de rádio se tornem poderosas ferramentas para cosmologia. Cosmologia é o estudo do tamanho, forma e evolução do universo. As rajadas de rádio podem ir além da contagem de átomos para mapeando a estrutura tridimensional da teia cósmica.
Gráfico de pizza do universo
Os cientistas podem agora ter uma visão completa de onde a matéria normal está distribuída, mas a maior parte do universo ainda é composta de coisas que eles não entendem completamente.
Os ingredientes mais abundantes no universo são matéria escura e energia escura, ambas mal compreendidas. Energia escura está causando o acelerando a expansão do universoe matéria escura é a cola invisível que mantém as galáxias e o universo unidos.
A matéria escura é provavelmente um tipo de matéria ainda não estudada partícula fundamental isso não faz parte modelo padrão da física de partículas. Os físicos ainda não conseguiram detectar esta nova partícula, mas sabemos que ela existe porque, de acordo com relatividade gerala massa curva a luz e longe mais lentes gravitacionais é visto do que pode ser explicado pela matéria visível. Com lentes gravitacionais, um aglomerado de galáxias curva e amplia a luz de uma forma que é análogo a uma lente óptica. A matéria escura supera a matéria convencional em mais de um fator de cinco.
Um mistério pode ser resolvido, mas um mistério maior permanece. Embora a matéria escura ainda seja enigmática, agora sabemos muito sobre os átomos normais que nos constituem como humanos e sobre o mundo que nos rodeia.
