Quando olhamos para o céu noturno, vemos um vasto cosmos cheio de estrelas, galáxias e pó, um cosmos repleto de fenómenos luminosos. 
Todos nós já ouvimos alguma versão da famosa frase de Carl Sagan: “Somos feitos do pó de estrelas.” E é verdade, somos mesmo. E isso faz com que acreditemos  que o que importa é o que é visível - nós, as árvores, as estrelas - porque nos ajuda a sentirmo-nos  ligados a tudo o que conseguimos ver. 
Hoje em dia sabemos que tudo o que é visível no Universo é composto por um conjunto básico de componentes base conhecidos como partículas elementares. Chamamos a esta imagem incrivelmente elegante o modelo padrão da física de partículas, e compreendemo-lo em grande pormenor matemático. 
Compreender o modelo padrão é um enorme feito. Mas agora temos a certeza de que descreve muito pouco do que há lá fora. Afinal, a maioria das coisas que preenche o nosso Universo é completamente invisível para nós. Ou seja, a matéria visível, o tipo de que nós e as estrelas somos feitos, o tipo que irradia luz, não é o normal. E nós, a matéria luminosa, somos os estranhos cósmicos. 
Como é que sabemos? Bem, considerem esta pessoa não-binária invisível, que está escondida em plena vista dentro do seu fato. Não conseguimos ver uma pessoa, mas sabemos que está ali, porque o fato está preenchido. A presença do não-binário invisível está a controlar o modo como o fato está de pé no espaço-tempo. Conseguimos ver um efeito semelhante com matéria visível. Conseguimos ver que as estrelas e as galáxias são afetadas pela presença de algo mais, algo completamente invisível para nós. 
Agora sabemos que o Universo é mais excêntrico e fantástico do que nos parece a olho nu. 
(Vivas) 
(Risos) 
É verdade. 
(Risos e aplausos) 
Então porque é que o Universo é assim e o que há dentro exatamente? 
Sou uma física teórica com especialização em cosmologia de partículas. E o meu trabalho é usar matemática para estudar a origem e a evolução do espaço-tempo e tudo o que estiver dentro deste. Ligo as muito pequenas - partículas elementares com as extremamente grandes - galáxias e aglomerados de galáxias e sou uma <i>griot </i>do Universo. Desenvolvo narrativas matemáticas criativas que podem ser a nossa história de origem cósmica. 
Como física teórica, adoro matemática e inventar ideias diferentes que talvez descrevam o nosso Universo maioritariamente invisível. Mas também é importante ser responsável pelos dados, pelas coisas reais. 
Depois da matemática, a minha segunda ferramenta preferida para abordar estas grandes questões cosmológicas é o maior laboratório que conhecemos, o próprio Universo. Observatórios com capacidades de luz visível a raios-x de alta energia e fotões de raio gama ainda são algumas das melhores formas de obter informações sobre o que se passa no espaço-tempo, com as coisas invisíveis. 
O que veem aqui é o Observatório Vera C. Rubin, uma nova e entusiasmante instalação que está prestes a ver a sua primeira luz nos próximos dois anos. É um exemplo de destaque de uma nova geração de telescópios que vai mudar a forma como vemos este Universo maioritariamente invisível. 
Também pode acontecer que montes de satélites ameacem imagens de instalações terrestres como esta. Mas o Observatório Vera C. Rubin pode ajudar-nos a compreender onde estão as coisas invisíveis e o que estão a fazer, o que nos irá ajudar a determinar o que são exatamente. 
No que toca à contabilidade cósmica, eis o que sabemos até agora. Estamos no meio de um grande drama cósmico, em que o espaço-tempo está curvado e a expandir-se. E a história e o futuro dessa curvatura e expansão são determinados pelo que está no interior, que são principalmente coisas invisíveis para nós, é só cerca de 5%. 
A maioria do conteúdo da energia-matéria no Universo é algo a que chamamos energia escura. O espaço vazio parece ter uma energia associada a ele. E isso está a afetar cada vez mais a forma como o espaço-tempo se expande. 
Depois da energia escura, o segundo maior ingrediente é aquilo a que chamamos matéria escura. Eis algo excêntrico sobre a matéria escura. Ao contrário da energia escura, gravita exatamente como a matéria visível. Mas é completamente diferente de nós em todos os outros aspetos. Podem estar a pensar: “Ok, matéria escura. Claramente tem uma cor associada a ela.” É escura, como as minhas calças. Certo? Mas a primeira coisa que devem saber sobre a matéria escura é que esta não tem cor, e, pelo menos, à primeira aproximação, parece que a luz a atravessa, por isso não a conseguimos ver. É invisível, talvez transparente, talvez clara. Se estenderem as mãos e pensarem no peso de ter um bocado de matéria escura nas mãos... É isso que sentiriam, mas as mãos teriam exatamente a mesma aparência. 
Hoje, acreditamos que 80% da matéria que normalmente gravita no Universo é matéria escura. A matéria escura é dominante nos arredores das galáxias e afeta movimentos estelares nas extremidades. Este efeito foi, na verdade, como Vera C. Rubin e Kent Ford encontraram a primeira prova substantiva da existência de matéria escura. 
O que estão a ver aqui é a interpretação de um artista da nossa galáxia, a Via Láctea, e está envolvida numa auréola de matéria escura, representada aqui por um gás azul. Acreditamos que todas as galáxias, ou quase todas as galáxias, vivem dentro de uma auréola de matéria escura. E achamos que não estão sozinhas. A própria Via Láctea tem cerca de 60 galáxias satélite ligadas gravitacionalmente que estão na sua órbita. Algumas destas, podem ter visto ao observar o céu noturno, ou podem ter ouvido falar, como a Grande Nuvem de Magalhães ou a Pequena Nuvem de Magalhães. Cada um destes satélites vive dentro da sua própria subauréola de matéria escura. Tal como a pessoa invisível no seu fato, a presença de matéria escura está a afetar o modo como as galáxias se distribuem pelo espaço-tempo. 
Também podemos fazer engenharia reversa onde está a matéria escura, está representada aqui pelo roxo azulado. Podemos ver a forma como as imagens de aglomerados de galáxias estão distorcidas, o que nos diz algo sobre como a matéria escura está a distorcer o espaço-tempo. 
Sabemos algo sobre quanta matéria escura existe, e até sobre como a matéria escura está distribuída, mas que tipo de partícula é? Tudo o que sabemos é que está além da física de modelo padrão. Não é como nenhuma das partículas que alguma vez vimos ou com que tivemos contacto. Bem, isto parece um problema potencialmente assustador e intratável, porque estamos a falar de algo que não conseguimos ver, algo em que não podemos tocar. Podem estar a pensar: “Não tiveram muitas ideias sobre isso ao longo dos anos, porque parece muito difícil.” Certo? Aqui está o diagrama de Venn para acabar com todos os diagramas de Venn. 
(Risos) 
[Teorias da Matéria Escura] Aposto cem dólares que não encontram um melhor. Pelos menos, nos meus termos. 
(Risos) 
Tim Tait criou este diagrama para nos ajudar a visualizar apenas algumas das hipóteses que os físicos tiveram ao longo dos anos para explicar o problema da matéria escura e como estas ideias se sobrepõem. Como todos podem ver, há muito a acontecer aqui, certo? E espera-se que se torne cada vez mais claro que isto não é só um problema da astrofísica de galáxias e aglomerados de galáxias, mas também é um problema da física de partículas. Para entender o que se passa nas escalas maiores, temos de entender algo muito pequeno, como uma nova partícula, ou talvez buracos negros primordiais. 
Têm estado a olhar para isto há algum tempo e o que estão todos a pensar é: “Qual é candidato preferido da Chanda a matéria escura?” Certo? É isto que estão mortos por saber? Vou acabar com o suspense ao dizer-vos que o meu candidato preferido é algo chamado axião. Esta é a partícula hipotética. E a primeira coisa que vos quero contar sobre o axião é que quase foi denominado de “higglet”... 
(Risos) 
E quem escolheu “axião” estragou tudo, não foi? Fiquei muito desapontada com isto. Mas o axião é uma partícula poderosa, porque aborda dois problemas simultaneamente: aborda um problema que já tínhamos, um conflito entre teoria e experiência no domínio da física de quarks. 
“Certo”, dizem vocês, “mas como é que posso visualizá-lo?” 
Nesta altura da palestra já deviam saber, não? Porque à primeira aproximação, a matéria escura é invisível. 
(Risos) 
Mas sei que querem muito algo visual, então vou dar-vos isso. Eis a sua aparência para mim, no meu trabalho diário. 
(Risos) 
(Aplausos) 
Para dizer que não faz mal se isto não é intuitivo. 
(Risos) 
O universo é um sítio incrivelmente estranho e fantástico e é por isso que os seres humanos, enquanto espécie, sempre quiseram estudá-lo. E é por isso que nos divertimos tanto a tentar compreendê-lo. 
Então, como é que vamos procurar o axião ou qualquer outra partícula de matéria escura? Podem pensar que temos de usar abordagens tradicionais de física de partículas, como aceleradores, em que esmagamos partículas conjuntamente e vemos o que surge daí. Mas os sinais astrofísicos têm algo a dizer. Os telescópios no espetro eletromagnético, por exemplo, a unidade proposta pela NASA, o telescópio espacial de raio-X STROBE-X, podem ajudar-nos a determinar potencialmente o que é exatamente matéria escura. 
Mas os telescópios veem aquilo que é grande. Como podemos usar o extremamente grande para compreender algo tão pequeno? Bem, no caso do axião, ajuda se prestarmos atenção à sua classificação quântica. Todas as partículas pertencem a uma de duas categorias quânticas, fermiões e bosões. Os fermiões, mesmo quando as coisas estão frias, gostam de deixar distância uns dos outros. São antissociais. É assim. Os bosões, por outro lado, quando estão abaixo de uma temperatura crítica, são como crianças de 5 anos num campo de futebol, não têm um conceito de formação, apenas se juntam todos. Em termos técnicos, chamamos a isto a formação de um condensado de Bose-Einstein, em que todas as partículas se juntam e agem como uma superpartícula. Mais importante, os axiãos são bosões e agora percebem por que gosto de trabalhar com eles. Sou completamente encantada pela ideia de condensados de Bose-Einstein de axiãos. 
Normalmente, falamos sobre criar estes estados quânticos no laboratório, utilizando átomos, mas agora, estamos a falar na possibilidade de condensados de Bose-Einstein novos e talvez a escalas galácticas feitos de matéria escura. 
O que estão a ver aqui é uma simulação desenvolvida por uma equipa que lidero. É um condensado de axião a orbitar uma massa central. É como uma subáureola a orbitar a sua galáxia hospedeira. Talvez a Grande Nuvem de Magalhães a orbitar a Via Láctea. Como podem ver, ao longo dos anos do Universo, a subauréola começa a desintegrar-se, e o que o trabalho da minha equipa mostra é que a forma como isto acontece com axiãos é diferente do que com outros candidatos a matéria escura, porque fica neste estado condensado especial. 
Agora imaginem a possibilidade de existir mais do que um tipo de candidato a matéria escura. Talvez haja mais do que um tipo de partícula de matéria escura? Quão mais rica poderia ser esta imagem! Não há nenhuma regra cósmica que diga que só pode haver um. No fim, 
espero que o Universo nos force a reavaliarmos o que pensávamos saber. 
[A tornar o invisível visível.] 
Quando honramos a terra e o céu... Assim como as nossas relações galácticas... e os seus guardiães indígenas, torna-se possível para nós imaginarmos novas formas de termos boas relações uns com os outros. 
É por isso que eu, uma pessoa negra <i>queer</i>, tenho muito orgulho de seguir os passos dos meus antepassados, que estudaram e sonharam com o céu noturno, por vezes com liberdade. Astrónomas como Harriet Tubman, de quem o recentemente lançado Telescópio Espacial James Webb deveria ter o nome. 
(Aplausos) 
Honro os colaboradores gay da NASA que foram perseguidos sob a liderança de James Webb, mesmo quando partilho o tremendo entusiasmo de toda a comunidade relativo ao que essa unidade nos vai ensinar sobre matéria escura. E honro a memória de Vera C. Rubin, a primeira astrónoma que me perguntou, quando era uma jovem estudante assustada: “Como achas que devemos resolver o problema da matéria escura?” 
Vivemos numa época incrível para fazer pesquisas sobre matéria escura. Na próxima década, vamos ver o Universo com uma precisão e claridade incríveis graças a estes novos telescópios no solo e no céu. Provavelmente vamos obter algumas respostas, mas vamos ter um monte de novas questões. E a minha equipa? Vamos estar preparados. 
A procura por matéria escura já começou. Qual é o vosso candidato preferido? 
(Risos) 
Se não for um axião, é bom que pensem melhor. 
(Risos) 
Obrigada. 
(Vivas e aplausos) 
