Força gravitacional ‘escura’ sugerida por cientistas pode alterar a teoria de Einstein

A teoria geral da relatividade, de Albert Einstein, diz muito sobre o universo em geral, incluindo a existência de lentes gravitacionais, ou “anéis de Einstein”. No entanto, suas famosas equações até hoje não são muito claras.

Enquanto a relatividade geral diz que uma forte fonte de gravidade – como o sol – distorce o tecido do espaço, desvia a luz de um objeto distante e o amplia para um observador, objetos muitos grandes como galáxias e clusters produzem lentes gravitacionais, que são teoricamente muito fortes, como essa na foto acima.

A teoria, no entanto, também não consegue explicar completamente os movimentos giratórios das galáxias e suas estrelas.

É justamente por isso que a maioria dos físicos pensa que 80% da massa do universo é matéria escura: massa invisível que paira nas bordas das galáxias. A matéria escura pode ser feita de partículas difíceis de detectar, ou talvez um número inimaginável de pequenos buracos negrs. Mas ainda temos de encontrar provas.

No entanto, uma teoria interessante de Erik Verlinde, da Universidade de Amsterdã, sugere que a matéria escura pode não ser, de fato, matéria. Indo mais além, os astrônomos dizem que a ideia de Erik é notável em sua capacidade de explicar o comportamento de mais de 33 mil galáxias estudadas.

“Isso não significa que possamos excluir completamente a matéria escura, porque ainda há muitos detalhes que a teoria de Verlinde não pode explicar”, disse Margo Brouwer, líder do estudo, em um vídeo sobre o assunto. “No entanto, é um primeiro passo muito emocionante e promissor”.

Uma nova teoria da gravidade?

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Pablo Carlos Budassi

Chamada de ‘gravidade emergente’, ou EG, a ideia de Verlinde foi levada ao público pela primeira vez pelo New York Times, em 2010. No entanto, levou seis anos para levar o conceito a um estudo mais testável (ainda que não totalmente confiável), publicado no arXiv, em novembro de 2016. A gravidade emergente bebe no mundo das mecânicas quânticas, e diz que a gravidade, na verdade, se trata de uma força gravitacional “escura”, mais como um efeito colateral do tecido do espaço que um campo (como o magnetismo).

Por um lado, a matéria altera de maneira local o tecido do espaço. Por outro, uma poderosa e ainda inexplicada força da natureza, chamada ‘energia escura’, acelera a expansão do espaço e a borda do universo em todas as direções.

Verlinde sugere que o tecido do espaço tem uma espécie de “memória elástica” para quando a matéria visível é empurrada no espaço contra a expansão. Tal memória, de acordo com o autor, “só é capaz de retrair muito lentamente”. Com bolsas muito grandes de matéria, esses retrocesso gera a sua força gravitacional “escura”.

Dito de outra forma, a gravidade pode ser apenas a natureza tentando preencher um vazio com o caos, muito como o ar correndo para preencher um vácuo, ou o calor do seu corpo escapando para o ambiente ao seu redor – nada de forças exóticas e invisíveis envolvidas no processo.

“Na nossa opinião, isso diminui a suposição comum de que as leis da gravidade devem permanecer como estão, e, portanto, eliminar a lógica da matéria escura”, diz Verlinde. “Na verdade, argumentamos que os fenômenos da matéria escura observados são um remanescente, um efeito de memória, do surgimento do espaço-tempo junto com a matéria ordinária nele”.

Se você está se sentindo confuso com tudo isso, tenha certeza que você não está sozinho. “Dennis Overbye escreveu para o New York Times, em 2010, que “os melhores físicos do mundo dizem não entender o trabalho de Verlinde, e que muitos são francamente céticos”. No entanto, uma equipe de astrônomos recentemente executou as equações de Verlinde em um teste limitado – e elas parecem ter funcionado. Brouwer e seus colegas testaram a gravidade emergente estudando o espaço deformado em 33613 galáxias. Eles olharam especificamente para as lentes gravitacionais causadas pelas galáxias, e como os objetos por trás delas eram distorcidos. “Essas imagens nos permitem reconstruir a força gravitacional em torno de galáxias de primeira plano até uma distância 100 vezes maior do que as próprias galáxias”, disse Brouwer sobre a pesquisa realizada por sua equipe, publicada em 11 de dezembro na revista britânica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“Normalmente, explicamos essa gravidade assumindo que cada galáxia tem uma nuvem de matéria escura de uma determinada massa”, disse Brouwer. “Desta vez também comparamos nossos dados com a nova teoria da gravidade de Erik Verlinde”.

A gravidade emergente rompe seu primeiro obstáculo

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NASA/ESA/Pontificia Universidad Católica de Chile

Brouwer disse que as equações de Verlinde poderiam explicar a distribuição da gravidade “sem introduzir parâmetros livres ou partículas invisíveis”. Traduzindo, ele quer dizer que não é necessária a presença de matéria escura. Mas os 22 autores desse estudo (nenhum dos quais incluem Verlinde) dizem que a matéria escura está longe de ser uma ideia morta. “Embora o desempenho da gravidade emergente seja notável, este estudo é apenas um primeiro passo”, escreveram os autores. “Novos avanços na parte teórica e testes observacionais são necessários antes que essa possa ser considerada uma teoria totalmente desenvolvida e solidamente testada”.

Timothy Brandt, astrofísico do Instituto de Estudos Avançados dos EUA, que estudou a matéria escura (mas não participou de nenhuma pesquisa aqui abordada), disse ao Business Insider em um e-mail que – novas evidências aparte – o conceito de Verlinde deixa mais perguntas do que respostas.

Brandt questiona, por exemplo, se a gravidade emergente também pode explicar “os resultados do LIGO, que combinam perfeitamente com a relatividade”, com as evidências de matéria escura nas galáxias anãs e a energia restante da formação do universo, chamada de radiação cósmica de fundo”.

Dada esta e outras evidências para a relatividade geral, Brandt disse que “apostaria muito fortemente contra a gravidade emergente que substitui a teoria de Einstein”.

Mas mesmo se a ideia de Verlinde falhar em testes futuros, a física ainda precisa encontrar uma maneira de resolver um dos seus maiores problemas: como unir a relatividade geral com a mecânica quântica.

“Em grandes escalas, ao que parece, a gravidade simplesmente não se comporta da maneira que a teoria de Einstein prevê”, disse Verlinde à Astronomy Now em novembro.

Fonte: Business Insider

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