Vera Rubin, o astrônomo norte-Americano que estabeleceu a presença de matéria escura em galáxias, medidas de espectros na década de 1970. Foto cortesia de Vera Rubin. apesar de seu pai ter dúvidas sobre as oportunidades de carreira em astronomia, ele apoiou seu interesse ao ajudá-la a construir seu próprio telescópio e ir com ela para reuniões de astrônomos amadores. Ela obteve uma bolsa de estudos para o prestigiado women’s college Vassar, onde ela se formou como a única major em astronomia em 1948. Aplicando-se a escolas de pós-graduação, Rubin foi informado que “Princeton não aceita mulheres” no programa de Astronomia. (Essa política só foi abandonada em 1975.) Sem ostentação, Rubin aplicou-se a Cornell, onde estudou física com Philip Morrison, Richard Feynman e Hans Bethe. Ela então foi para a Universidade de Georgetown, onde obteve seu Ph. D. em 1954 (sob George Gamow, que estava perto da Universidade George Washington).

“numa galáxia espiral, a razão entre matéria escura e luz é cerca de um fator de dez. Deve ser um bom número para a relação entre a ignorância e o conhecimento. Saímos do jardim de infância, mas só no terceiro ano.”- Vera Rubin

Depois de ensinar por alguns anos em Georgetown, ela assumiu uma posição de pesquisa na instituição Carnegie em Washington, que tinha um modesto programa de Astronomia. Seu trabalho focou-se em observações da dinâmica das galáxias. Ela se juntou com Kent Ford, um astrônomo que desenvolveu um espectrômetro extremamente sensível.

Rubin e Ford usaram o espectrômetro para espalhar o espectro da luz vinda das estrelas em diferentes partes das galáxias espirais. As estrelas no disco de uma galáxia movem-se em órbitas aproximadamente circulares ao redor do centro. Se o disco estiver inclinado à nossa linha de visão, As Estrelas de um lado aproximam-se de nós enquanto as do outro lado se afastam. Quando uma fonte de luz se move em relação a nós, vemos uma diminuição nos comprimentos de onda da luz (uma mudança em direção a extremidade azul do espectro), e quando a fonte se afasta, vemos um aumento nos comprimentos de onda (um deslocamento para o vermelho final). Isto é chamado de efeito Doppler, e o deslocamento de comprimento de onda é proporcional à velocidade da fonte de luz em relação ao observador. Rubin e Ford fizeram medições cuidadosas de Doppler deslocando-se através dos discos de várias galáxias. Eles poderiam então calcular as velocidades orbitais das estrelas em diferentes partes dessas galáxias.

porque a região central de uma galáxia espiral tem a maior concentração de estrelas visíveis, os astrônomos assumiram que a maior parte da massa e, portanto, a gravidade de uma galáxia também estaria concentrada em direção ao seu centro. Nesse caso, quanto mais distante uma estrela está do centro, mais lenta é a velocidade orbital esperada. Da mesma forma, no nosso sistema solar, os planetas exteriores movem-se mais lentamente em torno do sol do que os interiores. Ao observar como a velocidade orbital das estrelas depende de sua distância do centro de uma galáxia, os astrônomos, em princípio, poderiam calcular como a massa é distribuída por toda a galáxia.quando Rubin e Ford começaram a fazer observações Doppler das velocidades orbitais em galáxias espirais, eles imediatamente descobriram algo totalmente inesperado. As estrelas longe dos centros das galáxias, nas regiões exteriores escassamente povoadas, estavam se movendo tão rápido quanto os mais próximos. Isso foi estranho, porque a massa visível de uma galáxia não tem gravidade suficiente para manter estrelas tão rapidamente em movimento em órbita. Seguiu-se que tinha de haver uma enorme quantidade de matéria invisível nas regiões exteriores das galáxias onde as estrelas visíveis são relativamente poucas. Rubin e Ford estudaram cerca de sessenta galáxias espirais e sempre encontraram a mesma coisa. “O que você vê em uma galáxia espiral”, concluiu Rubin, ” não é o que você recebe.”

seus cálculos mostraram que as galáxias devem conter cerca de dez vezes mais massa “escura” do que pode ser contabilizada pelas estrelas visíveis. Em resumo, pelo menos noventa por cento da massa em galáxias e, portanto, no universo observável, é invisível e não identificado. Então Rubin lembrou-se de algo que aprendeu como estudante de pós-graduação sobre evidências anteriores de massa invisível no universo. In 1933, Fritz Zwicky had analyzed the Doppler velocities of whole galaxies within the Coma cluster. He found that the individual galaxies within the cluster are moving so fast that they would escape if the cluster were held together only by the gravity of its visible mass. Uma vez que o aglomerado não mostra sinais de voar separado, ele deve conter uma preponderância de “matéria escura”—cerca de dez vezes mais do que a matéria visível—para uni-lo. Zwicky’s conclusion was correct, but his colleagues had been skeptical. Rubin percebeu que tinha descoberto provas convincentes para a matéria negra de Zwicky. A maior parte da massa do universo está realmente escondida do nosso ponto de vista.

muitos astrônomos inicialmente estavam relutantes em aceitar esta conclusão. Mas as observações eram tão inequívocas e a interpretação tão simples que logo perceberam que Rubin tinha que estar certo. As estrelas luminosas são apenas os marcadores visíveis de uma massa muito maior que compõe uma galáxia. As estrelas ocupam apenas as regiões interiores de um enorme “halo” esférico de matéria escura invisível que compreende a maior parte da massa de uma galáxia. Talvez haja até grandes acumulações de matéria escura nos vastos espaços entre galáxias, sem quaisquer estrelas visíveis para rastrear a sua presença. Mas se assim for, eles seriam muito difíceis de observar.e o que é esta “matéria negra”, até agora não observada excepto pelo efeito da sua gravidade nas estrelas? A questão é um dos maiores mistérios não resolvidos da astronomia de hoje. Muitos astrônomos teóricos e observacionais estão trabalhando duro para tentar responder.Vera Rubin continua a explorar as galáxias. Em 1992, ela descobriu uma galáxia (NGC 4550) na qual metade das estrelas do disco estão orbitando em uma direção e metade na direção oposta, com ambos os sistemas misturados! Talvez isto tenha resultado da fusão de duas galáxias a rodar em direcções opostas. Rubin desde então encontrou vários outros casos de comportamento bizarro semelhante. Mais recentemente, ela e seus colegas descobriram que metade das galáxias do grande aglomerado de Virgem mostram sinais de distúrbios devido a encontros gravitacionais próximos com outras galáxias.Vera Rubin foi eleita para a Academia Nacional de Ciências e, em 1993, recebeu a Medalha Nacional de Ciências. Mas ao longo de sua carreira, Rubin não procurou status ou aclamação. Pelo contrário, o seu objectivo tem sido a satisfação pessoal da descoberta científica. “Nós espreitamos para um novo mundo”, escreveu ela, ” e vimos que ele é mais misterioso e mais complexo do que tínhamos imaginado. Ainda mais mistérios do universo permanecem escondidos. A sua descoberta aguarda os cientistas aventureiros do futuro. Gosto assim.”