As teorias atuais podem não descrever nosso Universo com muita precisão. Crédito da imagem: Museu de Belas Artes de Bruxelas e Instituto do Telescópio Espacial. Clique para ampliar
Um astrônomo chinês da Universidade de St. Andrews aperfeiçoou a inovadora teoria da gravidade de Einstein, criando uma teoria "simples" que poderia resolver um mistério sombrio que confunde os astrofísicos há três quartos de século.
Uma nova lei da gravidade, desenvolvida pelo Dr. Hong Sheng Zhao e seu colaborador belga Dr. Benoit Famaey, da Universidade Livre de Bruxelas (ULB), visa provar se a teoria de Einstein era de fato correta e se o mistério astronômico da Matéria Negra realmente existe. Sua pesquisa foi publicada em 10 de fevereiro no Astrophysical Journal Letters, com sede nos EUA. Sua fórmula sugere que a gravidade diminui menos com a distância, como em Einstein, e muda sutilmente dos sistemas solares para galáxias e para o universo.
As teorias da física da gravidade foram primeiramente desenvolvidas por Isaac Newton em 1687 e refinadas pela teoria geral da relatividade de Albert Einstein em 1905 para permitir a flexão da luz. Embora seja a força mais antiga conhecida, a gravidade ainda é um mistério, com teorias ainda não confirmadas por observações astronômicas no espaço.
O "problema" das leis de ouro de Newton e Einstein é que, embora funcionem muito bem na Terra, eles não explicam o movimento das estrelas nas galáxias e a curvatura da luz com precisão. Nas galáxias, as estrelas giram rapidamente em torno de um ponto central, mantido em órbita pela atração gravitacional da matéria na galáxia. No entanto, os astrônomos descobriram que estavam se movendo rápido demais para serem mantidos por sua gravidade mútua - portanto, não há gravidade suficiente para manter as galáxias unidas, em vez disso, as estrelas devem ser lançadas em todas as direções!
A solução para isso, proposta por Fritz Zwicky em 1933, era que havia material invisível nas galáxias, criando gravidade suficiente para manter as galáxias unidas. Como esse material não emite, os astrônomos da luz o chamam de "Matéria Negra". Pensa-se que seja responsável por até 90% da matéria no Universo. Nem todos os cientistas aceitam a teoria da matéria escura. Uma solução rival foi proposta por Moti Milgrom em 1983 e apoiada por Jacob Bekenstein em 2004. Em vez da existência de material invisível, Milgrom propôs que a compreensão da gravidade pelos astrônomos estivesse incorreta. Ele propôs que um aumento na gravidade da matéria comum é a causa dessa aceleração.
A teoria de Milgrom tem sido trabalhada por vários astrônomos desde então, e o Dr. Zhao e o Dr. Famaey propuseram uma nova formulação de seu trabalho que supera muitos dos problemas que as versões anteriores enfrentaram.
Eles criaram uma fórmula que permite que a gravidade mude continuamente em várias escalas de distância e, mais importante, ajusta os dados para observações de galáxias. Ajustar os dados da galáxia igualmente bem no paradigma rival da Matéria Escura seria tão desafiador quanto equilibrar uma bola em uma agulha, o que motivou os dois astrônomos a olhar para uma idéia alternativa da gravidade.
Diz a lenda que Newton começou a pensar em gravidade quando uma maçã caiu sobre sua cabeça, mas segundo o Dr. Zhao: “Não é óbvio como uma maçã cairia em uma galáxia. A teoria de Newton teria uma margem grande - sua maçã voaria para fora da Via Láctea. Os esforços para restaurar a maçã em uma órbita agradável ao redor da galáxia levaram, ao longo dos anos, a duas escolas de pensamento: Matéria Negra versus gravidade não-newtoniana. As partículas da matéria escura vêm naturalmente da física, com simetrias bonitas e explicam a cosmologia lindamente; eles tendem a estar em toda parte. O verdadeiro mistério é como mantê-los afastados de alguns cantos do universo. O Dark Matter também vem de mãos dadas com o Dark Energy. Seria mais bonito se houvesse uma resposta simples para todos esses mistérios ”.
O Dr. Zhao, Bolsista Avançado do PPARC na Universidade de St. Andrews, Escola de Física e Astronomia e membro da Aliança de Física das Universidades Escocesas (SUPA), continuou: “Sempre houve uma chance justa de que os astrônomos reescrevessem a lei da gravidade. Criamos uma nova fórmula para a gravidade, que chamamos de "fórmula simples", que na verdade é um refinamento das de Milgrom e de Bekenstein. Ele é consistente com os dados da galáxia até agora e, se suas previsões forem verificadas ainda mais para o sistema solar e a cosmologia, poderá resolver o mistério da Matéria Escura. Podemos responder a perguntas comuns, como se a teoria da gravidade de Einstein está certa e se a chamada matéria escura realmente existe ”.
“Uma teoria da gravidade não newtoniana é agora totalmente especificada em todas as escalas por uma função contínua e suave. Está pronto para que outros cientistas falsifiquem. É hora de manter a mente aberta para novos campos previstos em nossa fórmula, enquanto continuamos nossa busca por partículas da matéria escura. ”
A nova fórmula será apresentada em um workshop internacional no Observatório Real de Edimburgo em abril, que terá a oportunidade de testar e debater a teoria retrabalhada. O Dr. Zhao e o Dr. Famaey demonstrarão sua nova fórmula para um público de Dark Matter e especialistas em gravidade de dez países diferentes.
O Dr. Famaey comentou: “É possível que nem a teoria da gravidade modificada, nem a teoria da Matéria Escura, como são formuladas hoje, resolvam todos os problemas da dinâmica galáctica ou da cosmologia. A verdade poderia, em princípio, estar no meio, mas é muito plausível que estamos perdendo algo fundamental sobre a gravidade e que uma abordagem teórica radicalmente nova será necessária para resolver todos esses problemas. No entanto, nossa fórmula é tão atraente que é tentadora vê-la como parte de uma teoria fundamental ainda desconhecida. Todos os dados da galáxia parecem ser explicados sem esforço ”.
Fonte original: Comunicado de imprensa do PPARC
