A gravidade é tão estranha que essencialmente força os cosmólogos a subscrever uma de duas conclusões igualmente radicais: a matéria escura existe ou as regras fundamentais da gravidade precisam de revisões massivas. Para resolver este debate, os cientistas embarcaram na maior investigação da gravidade até à data, descobrindo que a antiga sabedoria da física se mantinha forte para as observações mais intrigantes.
Em um estudo publicado esta semana em Cartas de revisão físicauma equipe internacional de astrônomos testou observações cósmicas em relação à relatividade geral de Albert Einstein, que se baseia nas leis básicas da gravidade de Isaac Newton. Agora, a relatividade geral – que define a gravidade como distorções no espaço-tempo – está entre as ideias de maior sucesso na história da ciência. O que há de “novo” no estudo é que ele demonstra definitivamente que mesmo as estruturas maiores e mais distantes do universo seguem regras de gravidade semelhantes às que vivenciamos diariamente.
Isto prejudica as teorias alternativas que tentaram modificar as regras fundamentais da gravidade para explicar as inconsistências observacionais na cosmologia. Ou seja, as regras básicas estão corretas – há apenas algo mais que não estamos vendo. Muitos cientistas dizem que esse “algo” é a matéria escura.
“Com tantas questões sem resposta, a gravidade continua a ser uma das áreas de investigação mais fascinantes”, disse Patricio Gallardo, um dos autores do estudo e astrofísico da Universidade da Pensilvânia, num comunicado. declaração. “É um campo naturalmente atraente.”
Algo além
Na década de 1970, a famosa astrônoma Vera Rubin encontrado que as galáxias giratórias pareciam desafiar as leis da gravidade. Aliás, a lógica newtoniana afirma que as estrelas mais distantes do centro de uma galáxia deveriam orbitar mais lentamente do que as estrelas no centro, onde a luz estelar está concentrada. Mas as observações de Rubin revelaram que o oposto era verdadeiro e que as estrelas na periferia se moviam com a mesma rapidez.
De acordo com Gallardo, discrepâncias semelhantes aparecem com aglomerados de galáxias, alguns dos quais viajam “muito rápido para a quantidade de matéria visível que contêm”, disse ele. “Esse é o enigma central. Ou a gravidade se comporta de maneira diferente em escalas muito grandes, ou o universo contém matéria adicional que não podemos ver diretamente.”
Entre na matéria escura
A matéria escura – matéria invisível que presumivelmente constitui 85% da massa do universo – foi trazida (parcialmente) para resolver esse problema. Embora os investigadores não tenham encontrado evidências diretas da matéria escura, há um forte consenso de que a sua presença resolve muitos fenómenos inexplicáveis no cosmos.
É claro que, como ainda não descobrimos a matéria escura, nem todos os cientistas acreditam na matéria escura, com muitos propondo explicações alternativas. No entanto, muitos estudos recentes, como este extenso mapa da matéria escura, chegam consistentemente a conclusões a favor da existência da matéria escura.
Newton, Einstein, gravidade
Isso inclui o estudo mais recente, que reuniu dados sobre aglomerados de galáxias observados pelo Atacama Cosmology Telescope (ACT) no Chile e pelo Sloan Digital Sky Survey no Novo México. Os pesquisadores rastrearam uma fonte de luz específica emitida cerca de 380 mil anos após o Big Bang. Cada vez que esta antiga fonte de luz passa por enormes aglomerados de galáxias, seu movimento é ligeiramente distorcido pelos efeitos gravitacionais.
Na análise, a equipa mediu estas pequenas mudanças em centenas de milhares de enxames de galáxias separados por dezenas de milhões de anos-luz. Os cálculos corresponderam quase perfeitamente ao que as teorias de Newton e Einstein previram para a influência da gravidade nesta fonte de luz.
“A nossa análise aqui é bastante geral – não se baseia numa cosmologia específica”, observaram os investigadores no artigo. No entanto, as leis da gravidade modificadas não tiveram tanto sucesso quanto as equações convencionais, acrescentaram. Portanto, se as leis da gravidade são boas, a discrepância deve residir em algo que não estamos vendo – algo como a matéria escura.
