Que dificuldades dos astrônomos os conceitos de matéria escura e de energia escura tentam resolver?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O que a questão está pedindo é para a gente entender quais problemas os astrônomos enfrentaram que os conceitos de matéria escura e energia escura tentam resolver. Para isso, vamos precisar dar uma olhada em algumas observações que não fazem muito sentido sem essas ideias. Vamos precisar conhecer um pouco sobre como as galáxias se comportam e como o universo está se expandindo.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre a matéria escura. Quando os astrônomos observam as galáxias, eles percebem que as estrelas nas bordas dessas galáxias estão se movendo tão rápido que, se considerarmos apenas a matéria que podemos ver (como estrelas e planetas), a gravidade não seria suficiente para mantê-las unidas. É como se as estrelas estivessem tentando escapar da galáxia, mas elas não o fazem. Isso é uma dificuldade porque, sem explicação, a gente não entende por que essas estrelas não voam para fora.

Passo 3

Para resolver esse problema das estrelas se moverem rápido demais, os cientistas propuseram a existência da matéria escura. A matéria escura é uma forma de matéria que não emite, absorve ou reflete luz, então não podemos vê-la diretamente com telescópios. Mas sabemos que ela existe porque sua gravidade afeta a matéria visível. Com essa matéria extra, a gravidade seria suficiente para manter as estrelas nas suas órbitas, mesmo nas bordas das galáxias.

Passo 4

Agora, sobre a energia escura. Em 1998, os astrônomos descobriram que o universo não está apenas se expandindo, mas que essa expansão está acelerando. Isso foi uma surpresa porque, de acordo com o que sabíamos, a gravidade deveria estar desacelerando essa expansão. Essa é outra dificuldade: como explicar por que o universo está se expandindo cada vez mais rápido?

Passo 5

A energia escura foi proposta como a resposta para esse mistério. Ela é uma forma de energia que está espalhada por todo o espaço e que tem um efeito repulsivo, ou seja, age como uma espécie de “força anti-gravitacional”. Essa energia estaria causando a aceleração da expansão do universo, superando a atração gravitacional das galáxias e da matéria escura.

Resposta

Então, resumindo, os conceitos de matéria escura e energia escura foram criados para resolver duas principais dificuldades na astronomia: a necessidade de uma massa invisível que mantenha as galáxias unidas diante das altas velocidades das estrelas (matéria escura) e a explicação para a aceleração da expansão do universo (energia escura).

Exercícios relacionados

A órbita da Terra em torno do Sol é aproximadamente circular. As distâncias mais próxima e mais distante são de e , respectivamente. Determine as variações máximas de
(a) energia potencial,
Mostre que a velocidade de escape do Sol na distância da Terra ao Sol é 2 vezes a velocidade da Terra em sua órbita, suposta ser um círculo.
Calcule:
(a) Calcule na superfície da Lua a partir dos valores de massa e raio da Lua encontrados no Apêndice C do livro texto.
Como se compara a energia necessária para colocar um satélite a uma certa altitude acima da superfície da Terra com a energia necessária para colocá-lo em órbita nessa altitude? Faça a comparação para as seguintes altitudes:
(a) 1600 km
(b) 3200 km
© 4800 km . Considere o raio da Terra sendo 6400 km .