Fabrício Mainenti
RedatorPara os fãs de Duna, Arrakis é o planeta desértico onde se desenrola a maior parte da história. Para os entusiastas do espaço no mundo real, trata-se de uma missão promissora por meio da qual a Agência Espacial Europeia (ESA) pretende desvendar os mistérios da matéria escura.
No entanto, é preciso acrescentar um "H" ao nome, pois estamos falando da missão Arrakihs (Análise de Remanescentes Resolvidos de Galáxias Acrecidas como Instrumento-Chave para Levantamentos de Halos).
Se tudo correr bem, o lançamento ocorrerá em 2030; portanto, ainda faltam alguns anos para vermos a missão dar seus primeiros passos. Ainda assim, ela é considerada uma missão de desenvolvimento rápido, ou uma missão do "Tipo F".
Em 12 de agosto, durante um evento em León que marcou o eclipse solar, tivemos a oportunidade de conversar sobre a Arrakihs com um dos cientistas do projeto, o pesquisador da ESA Carlos Corral. Ele explicou o estágio atual da missão e, acima de tudo, por que o trabalho que ela realizará é tão fascinante.
Mais rápida que um verme da areia
A missão Arrakihs começou a ganhar forma em 2022, mas foi somente neste ano que recebeu o sinal verde do Comitê de Ciência da ESA para sua implementação e lançamento em 2030. Isso totaliza oito anos. Pode parecer muito tempo; no entanto, esta missão é classificada como uma missão rápida ou do "Tipo F".
Para colocar em perspectiva: as chamadas missões de classe média levam de 15 a 16 anos para serem desenvolvidas, enquanto as grandes missões — "as mais icônicas e de maior orçamento" — podem, por vezes, levar mais de duas décadas.
A missão da ESA que torna o invisível visível
O objetivo da Arrakihs é desvendar os mistérios da matéria escura — aquela substância enigmática proposta para explicar as interações intrigantes que ocorrem no Universo. Uma parcela muito significativa do Universo pode ser composta por matéria escura. Contudo, apesar da abundância de evidências de sua existência — apontadas sob diversas perspectivas —, ninguém provou ainda, de forma definitiva, que ela existe.
A missão Arrakihs visa estudar a matéria escura analisando halos galácticos. Mas o que são, exatamente, esses halos galácticos?
"Tendemos a pensar em uma galáxia como aquilo que conseguimos ver — o disco central com seus braços espirais", explica Corral. "No entanto, essa é apenas a parte mais brilhante; em termos de tamanho, ela representa uma fração relativamente pequena da composição total da galáxia".
Em contrapartida, uma vasta porção da galáxia consiste nesse halo galáctico, que "se estende muito além da região luminosa". Nele, encontram-se estrelas, poeira e — acima de tudo — uma grande quantidade de matéria escura, que atua como a "cola" que mantém a galáxia unida. Embora a natureza exata da matéria escura permaneça desconhecida, ela explica perfeitamente as forças que mantêm a coesão da galáxia.
Embora a matéria escura não possa ser vista diretamente, sua influência — particularmente sua atração gravitacional — sobre outras estruturas galácticas pode ser medida.
"O halo contém estruturas de luminosidade muito tênue conhecidas como correntes estelares; elas servem como vestígios da formação e evolução da galáxia". Por exemplo, "se ocorreu uma fusão com galáxias menores, esse evento frequentemente deixa para trás uma corrente estelar como assinatura".
Essas correntes estelares são afetadas pelo campo gravitacional total da galáxia, incluindo a gravidade proveniente da matéria escura. Trata-se de matéria que permanece invisível, mas exerce influência gravitacional sobre o restante da galáxia, agindo de forma semelhante a um conjunto de estrelas ou grãos de poeira transparentes.
A missão Arrakihs foi projetada especificamente para estudar essas estruturas que, devido à sua extrema tênuidade, têm sido difíceis de analisar até o momento. O objetivo é "verificar se nossos modelos sobre a formação e evolução de galáxias, bem como sobre a existência de matéria escura, estão em conformidade com as observações reais".
Um fato notável é que nossa própria galáxia, a Via Láctea, é muito mais rica nessas correntes estelares do que a maioria das galáxias analisadas. No entanto, é possível que elas simplesmente tenham passado despercebidas em outras galáxias devido à sua tênuidade, apesar de estarem presentes.
Determinar isso será mais uma das missões da Arrakihs: averiguar se essa frequência de correntes estelares é a norma ou se, inversamente, a Via Láctea é uma galáxia excepcional.
Arrakihs versus Euclid
A Arrakihs não será a primeira missão encarregada de estudar a matéria escura. A ESA já realizou uma missão desse tipo com o lançamento da Euclid. No entanto, embora as duas missões possam se complementar, elas são bastante distintas. A primeira diferença é a menos técnica: o orçamento investido na Euclid é cinco vezes maior.
"A Euclid é a principal missão da ESA no que diz respeito à cosmologia e à matéria escura", observa Corral. "A diferença é que a Euclid observa a matéria escura em escala universal, enquanto a Arrakihs opera em uma escala muito menor".
Essencialmente, a Euclid — lançada em 2023 — mapeia as posições de um vasto número de galáxias distantes utilizando a análise de lente gravitacional. Essa abordagem baseia-se na observação de como a luz se curva sob a influência gravitacional de um objeto distante.
A Arrakihs, por sua vez, concentra-se em uma escala muito menor. Seu objetivo é "estudar o papel da matéria escura dentro das galáxias, em vez de na escala cosmológica de todo o Universo".
Contudo, na realidade, as missões são complementares:
"A Euclid oferece uma resolução angular incrivelmente rica, mas a Arrakihs pode observar na faixa do ultravioleta próximo — algo que a Euclid não consegue fazer".
Em outras palavras, os alvos analisados pela Arrakihs podem ser detectados por telescópios em uma única exposição, ao passo que as áreas pesquisadas pela Euclid exigem um mosaico de muitas exposições separadas. Ainda assim, os dados coletados por uma missão podem ser úteis para a outra.
Carlos Corrales durante a entrevista no evento da ESA em León.
Por que estudar a matéria escura é tão importante?
Como mencionado anteriormente, existem evidências abundantes, provenientes de diversas perspectivas, que apontam para a existência da matéria escura. O cientista da missão Arrakihs ilustra esse ponto comparando as áreas específicas de estudo da Arrakihs e da Euclid.
"Estávamos discutindo a escala galáctica versus a escala cosmológica", começa ele. "Quando observados sob diferentes perspectivas, quase todos os sinais apontam para a existência da matéria escura".
O problema é que, embora tudo sugira sua existência, ainda não sabemos exatamente o que ela é. É como caminhar e esbarrar em algo invisível que nos impede de avançar. Sabemos que aquilo está lá porque afeta nosso progresso, mas não conseguimos dizer se é uma árvore, um poste ou um lampião.
“Existe uma infinidade de teorias — variando desde o que ela poderia realmente ser até a ideia de que talvez nem precisemos recorrer à matéria escura, mas sim definir um tipo diferente de física”.
Essa última possibilidade — recorrendo à analogia da árvore ou do poste de luz invisível — implicaria que não existe nenhum objeto invisível; em vez disso, a física que conhecemos seria falha, o que significa que um objeto não precisa estar realmente em nosso caminho para impedir nosso progresso. Esse cenário parece menos plausível, razão pela qual a maioria dos cientistas prefere concentrar-se em desvendar a natureza da matéria escura.
“Nas galáxias, a maior parte da massa é matéria escura; tudo o que vemos — estrelas, poeira e gás — representa apenas uma pequena fração da massa total de uma galáxia”.
Consequentemente, podemos dizer que “a matéria escura desempenha um papel fundamental tanto no desenvolvimento do universo quanto em sua evolução futura”. Em última análise, compreender a matéria escura poderia oferecer uma visão muito mais profunda sobre de onde viemos e para onde estamos indo.
“Temos nossos modelos cosmológicos e sabemos muito sobre o universo, mas, enquanto não soubermos exatamente o que é a matéria escura, sempre haverá um mistério a ser resolvido”.
Imagens | ESA | Alberto Prieto
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