O que aconteceria se você se tornasse matéria escura?
Se um ser humano encontrasse as partículas que as compunham imediatamente convertidas em partículas de matéria escura, como as coisas seriam diferentes? Crédito da imagem: Max Pixel / Domínio público.
As diferenças entre o que você é e o que você poderia ser são impressionantes.
O corpo humano consiste em algo em torno de 1028 partículas, todas unidas. O ser humano típico tem uma massa de algo entre 50 e 100 quilogramas e está amplamente confinado à superfície da Terra. No entanto, a matéria escura se comporta de maneira muito diferente. Não interage com as forças nucleares ou eletromagnéticas. Não colide com outras partículas ou consigo mesmo. Ele apenas experimenta uma força gravitacional e, até onde podemos dizer, essa é a única força que exerce. Então, o que aconteceria com você, um ser humano, se instantaneamente todas as partículas do seu corpo fossem convertidas em partículas de matéria escura?
Aqui na Terra, somos feitos de matéria normal: principalmente na forma de átomos. Em um nível subatômico, nossos núcleos atômicos são unidos pela força nuclear forte, permitindo que uma grande variedade de elementos da tabela periódica coexistam de forma estável no mesmo corpo. É a força eletromagnética que mantém nossos corpos unidos, ligando esses átomos em moléculas, células, órgãos e todo o corpo humano. A atração gravitacional da Terra nos mantém na superfície, enquanto as forças eletromagnéticas entre os átomos da própria Terra nos impedem de cair no solo. Enquanto isso, a Terra gira enquanto orbita o Sol, que gira em torno da galáxia, que se lança no espaço.
A ISS em órbita ao redor da Terra, que gira, gira em torno do Sol e se move pela galáxia ao mesmo tempo. Crédito da imagem: NASA.
Mas e se, em vez de matéria normal, fizéssemos uma conversão instantânea de nós mesmos em matéria escura?
E se, em vez de sermos feitos de partículas do Modelo Padrão, que experimentam o conjunto completo de todas as forças fundamentais, passássemos a ser feitos de partículas que, até onde sabemos, interagem apenas gravitacionalmente? A primeira coisa que aconteceria com você é que você não estaria mais unido de forma alguma, e que qualquer pessoa que o observasse imediatamente o veria desaparecer. As forças nucleares que mantêm seus núcleos e prótons juntos desapareceriam; as forças eletromagnéticas que faziam com que átomos e moléculas ficassem juntos (e a luz interagisse com você) desapareceriam; suas células e órgãos e todo o corpo deixariam de se manter juntos.
Não haveria efeitos visuais extravagantes, parecidos com fumaça, detalhando sua transformação. Você simplesmente deixaria de ser visto, com as partículas fazendo você fluindo em todas as direções, aleatoriamente. Crédito da imagem: intographics / Pixabay.
Em vez disso, com uma velocidade média devido aos movimentos térmicos dessas partículas de cerca de 3.000 m/s (para cada próton e nêutron), a matéria escura que compunha seu corpo se separaria, movendo-se aleatoriamente em todas as direções. Mas mesmo nessas velocidades, essas partículas de matéria escura permaneceriam ligadas à Terra, pois ainda está bem abaixo da velocidade necessária para escapar da atração gravitacional da Terra. Em vez disso, cada partícula individual, apesar de se mover em várias direções aleatórias, de repente entraria em uma órbita elíptica com o centro da Terra como um foco. Sem a força eletromagnética para impedir que a matéria escura passe pela Terra, ela simplesmente o faz, até voltar à sua posição inicial: uma jornada que leva cerca de 88 minutos.
Se uma partícula de matéria escura voasse com uma velocidade comparável à velocidade de um próton dentro do seu corpo, ela formaria uma órbita aproximadamente elíptica com o centro da Terra como um foco. Como não interagiria com a matéria, simplesmente passaria pela Terra sólida tão facilmente como se fosse um espaço vazio. Crédito da imagem: Ron Kurtus / School for Champions / http://www.school-for-champions.com/science/gravity_newtons_cannon.htm .
Notavelmente, as partículas de matéria escura que uma vez o compuseram não perdem nenhuma energia à medida que passam pela Terra. Como não há força em jogo além da gravidade, eles continuarão a fazer essas órbitas indefinidamente, subindo acima da superfície da Terra e retornando aos pontos originais onde seu corpo estava, embora não ao mesmo tempo. Você nunca reforma sua forma original do corpo fora dessas partículas de matéria escura, mas em vez disso, cada partícula sempre passará pelo local onde seu corpo estava, uma vez a cada órbita, no momento em que se tornou matéria escura.
A Lua exerce uma força de maré sobre a Terra, que não apenas causa nossas marés, mas também causa a frenagem da rotação da Terra e um subsequente prolongamento do dia. Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Wikiklaas e E. Siegel.
Como a Terra, o Sol, a galáxia e tudo o mais que conhecemos também obedecem às leis da gravitação, são apenas as forças diferenciais que eventualmente farão com que a matéria escura se comporte de maneira diferente dos átomos da Terra. Muito, muito lentamente, o atrito de maré da Lua e do Sol na Terra em rotação faz com que a rotação do nosso planeta diminua, o que significa que os dias se prolongam em cerca de 10 a 20 microssegundos a cada ano. Um dia um pouco mais longo significa que tudo na superfície da Terra, desde o solo até os oceanos e a atmosfera, leva mais tempo para voltar ao seu ponto de partida a cada volta. Mas não a matéria escura.
Embora a maioria da matéria escura na galáxia exista em um vasto halo que nos envolve, cada partícula individual de matéria escura faz uma órbita elíptica sob a influência da gravidade. Crédito da imagem: ESO / L. Calçada.
Em vez disso, a matéria escura se deslocará lentamente ao longo do tempo, para longe de sua localização inicial, à medida que a Terra desacelera. A matéria escura, você vê, não é afetada por nada além da gravitação, então mesmo enquanto a rotação da Terra muda, a matéria escura não responde. Depois de apenas um ano, o local para o qual a matéria escura retorna será cerca de meio metro (cerca de 20 polegadas), e isso aumenta geometricamente com o passar do tempo. Depois de uma década, sua última localização conhecida será diferente de onde a matéria escura retorna em mais de meio quilômetro: cerca de 1700 pés.
Embora os terremotos causem rachaduras no solo, eles também alteram a rotação da Terra, diminuem ligeiramente seu diâmetro e têm efeitos sobre quando os locais da superfície fazem uma rotação completa. A matéria escura não é afetada por nada disso. Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Katorisi.
Enquanto a dança gravitacional do nosso mundo, do sistema solar e da galáxia continuar, a matéria escura que já foi você permanecerá ligada à Terra. Ele derivará em relação a toda a outra matéria, orbitando em uma elipse aproximada e passando a maior parte do tempo no interior da Terra. Mas de vez em quando, ele retornará ao seu local original, porque não há forças dissipativas em ação na matéria escura. Sem as outras forças, você deixaria de existir como uma entidade vinculada se você se tornasse matéria escura, é verdade. Mas sem essas mesmas forças dissipativas, essas partículas sempre retornariam à sua localização original, mesmo que a órbita da Terra mudasse ao longo do tempo. Da maneira mais fundamental, energia e momento são verdadeiramente conservados, e é isso que explica o comportamento da matéria escura.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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