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‘Teoria do Camaleão’ poderia explicar por que o universo está expandindo

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Pode um camaleão construir uma galáxia? De acordo com novos modelos de computador, sim.

Esta não é uma piada surrealista, mas sim a implicação de simulações recentes que visam explicar o funcionamento interno da energia escura, uma força misteriosa que está afastando tudo no universo. As descobertas, publicadas em 8 de julho na revista Nature Astronomy, dão suporte a um modelo de energia escura conhecido como Teoria do Camaleão.

Pistas da energia escura foram descobertas no final da década de 1990, quando os cosmólogos mediram a luz de supernovas (explosão de estrelas gigantes) distantes e perceberam que as estrelas eram mais fracas que o esperado, sugerindo que o tecido do espaço-tempo não só estava se expandindo, mas acelerando sua expansão. Os físicos propuseram a existência de uma força que trabalhava em oposição à gravidade, afastando as coisas umas das outras, em vez de juntá-las.

Uma simulação de supercomputador de uma galáxia em forma de disco. O lado direito da imagem mostra a densidade do gás dentro da galáxia, enquanto as estrelas cintilam como pontos brilhantes. O lado esquerdo da imagem mostra como as forças mudam dentro do gás de acordo com a Teoria do Camaleão, o que poderia explicar uma discrepância em nossas medições e modelos de energia escura.
Crédito: Christian Arnold / Baojiu Li / Durham University

A maioria dos pesquisadores concorda com a idéia de que a energia escura é conhecida como constante cosmológica, um tipo de energia retida no vácuo do próprio espaço, disse Baojiu Li, físico matemático da Universidade Durham, no Reino Unido. “Este modelo simples funciona muito bem na prática, e é uma adição direta ao modelo cosmológico sem ter que modificar a lei da gravidade”, disse ele.

O problema é que as principais teorias da física prevêem que o valor da energia do vácuo deve ser 120 ordens de grandeza maior do que o que os cosmólogos observam a partir de medições reais da energia escura no universo. Então os físicos procuraram explicações alternativas, incluindo a Teoria do Camaleão.

A teoria propõe uma nova força, sobre as quatro já conhecidas, mediada por uma partícula chamada partícula camaleônica, de acordo com um explicador da revista Sky and Telescope. A força camaleônica agiria como a energia escura, afastando as galáxias do cosmos. Mas ter uma quinta força inesperada vem com seu próprio dilema – como é que nossos instrumentos nunca viram uma partícula como essa?

A teoria sugere que as partículas do camaleão, como seus animais homônimos, podem se misturar ao ambiente para evitar a detecção. Em vez de mudar de cor, essas partículas mudam de massa. Em ambientes de alta densidade, como aqueles próximos à Terra, eles têm uma massa alta e, portanto, são difíceis de detectar. É por isso que não vemos os efeitos das partículas camaleônicas em nosso sistema solar, mas apenas em escalas cosmológicas extremamente grandes, onde, em geral, a matéria é esparsa, de acordo com a teoria.

Para testar a Teoria do Camaleão, os pesquisadores realizaram simulações computacionais poderosas, girando matéria escura virtual – uma substância ainda desconhecida que supera amplamente a matéria visível no universo – com as quatro forças conhecidas (gravitacional, electromagnética, a nuclear fraca e a nuclear forte) mais partículas camaleônicas para criar estruturas celestes como o nosso sistema solar.

Mas até agora, as limitações do poder de processamento fizeram com que os modelos não pudessem incluir matéria comum e visível, como prótons e elétrons. Li e seus colegas usaram supercomputadores para finalmente incluir as partículas comuns ao lado de todo o resto e produzir estruturas em escala de galáxias.

“As simulações mostram que galáxias realistas, como a nossa própria Via Láctea, podem se formar apesar do complicado comportamento da gravidade na Teoria dos Camaleões”, disse Li.

A equipe espera que a modelagem adicional revele maneiras de distinguir a teoria de outras hipóteses sobre a energia escura, acrescentou ele.

Então, essas ideias desafiam a teoria da relatividade geral de Einstein, como tem sido amplamente divulgado?

“O desafio é uma palavra forte”, disse Jeremy Sakstein, físico da Universidade da Pensilvânia, na Filadélfia, que não esteve envolvido no trabalho.

Para testar a relatividade geral, é útil ter teorias concorrentes, ele acrescentou, e essa nova pesquisa representa um passo em direção a fazer previsões sobre o que essas alternativas podem ser em escalas cosmológicas. [LiveScience]

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