Novas pesquisas sugerem que a matéria escura, a substância mais intrigante e misteriosa do universo, pode não existir. Mas a remoção da matéria escura dos nossos modelos cosmológicos pode depender da possibilidade de a gravidade se comportar de forma diferente em escalas muito grandes, segundo um cientista.
matéria escura Tem sido uma pedra no sapato dos físicos porque, apesar da sua proporção de peso de 5 para 1 em relação à matéria comum, permanece virtualmente invisível. Isso porque não interage com a luz, ou tecnicamente, radiação eletromagnética. Porque as partículas que constituem os átomos das estrelas, dos planetas, das luas, dos seres vivos e de tudo o que vemos ao nosso redor, Fazer Interagindo com a luz, os cientistas têm procurado partículas que possam constituir a matéria escura. No entanto, esta adição à física de partículas não é necessária se estivermos errados sobre como a gravidade se comporta nas escalas galácticas, e até agora todas as tentativas para revelá-la foram infrutíferas. Pelo menos é o que pensa Naman Kumar, do Instituto Indiano de Tecnologia.
“O mistério da matéria escura – invisível, onipresente e essencial na cosmologia padrão – envolve a física há décadas”, disse Kumar. escreveu Para Phys.org. “No novo estudo, exploro uma possibilidade diferente: em vez de postular novas partículas, proponho que a própria gravidade possa comportar-se de forma diferente nas escalas maiores.”
Os cientistas teorizam que a única razão pela qual a matéria escura existe é esta substância estranha Fazer Interage com a gravidade. Na verdade, os primeiros indícios de matéria escura surgiram do facto de se terem observado galáxias a girar tão rapidamente que, se a gravidade da matéria visível fosse a única força que as mantivesse unidas, já teriam se separado há muito tempo.
Outra evidência vem de um método chamadoefeito de lente gravitacional“Isto acontece quando o caminho normalmente reto da luz é curvado por reentrâncias no tecido do espaço feitas por objetos massivos. Esta deflexão foi considerada demasiado extrema para ser explicada pela matéria visível na galáxia em lente. Assim, os físicos teorizaram que a galáxia tem um enorme halo de matéria escura embutido nela, estendendo-se muito além do halo da estrela.
A única evidência da existência da matéria escura vem do seu efeito gravitacional no espaço e, por extensão, na matéria cotidiana, ou matéria “bariônica”, um fato que explica por que uma teoria modificada da gravidade poderia eliminar a necessidade da existência da matéria escura.
Não seja um quadrado
Para estudar isso, Kumar olhou para a gravidade através das lentes da teoria quântica de campos e de escalas muito pequenas equivalentes aos comprimentos de onda da luz infravermelha, o chamado “esquema operacional infravermelho”. Isso envolve não assumir Newton constante gravitacional universalou o “grande G” pode mudar ou “executar” em diferentes escalas de comprimento.
“Surge um caso teórico convincente para uma situação em que a força efetiva da gravidade varia sutilmente ao longo das distâncias galácticas”, escreveu Kumar.
A gravidade é apenas um exemplo da “lei do inverso do quadrado” de 1/r^2 na física, o que significa que sua força diminui com o quadrado da distância da fonte; quando a distância de um corpo gravitacional dobra, sua atração gravitacional torna-se quatro vezes mais fraca. Se a distância aumentar três vezes, a influência da gravidade será enfraquecida por um fator de nove.
Considerando seu esquema operacional infravermelho, Kumar descobriu um potencial gravitacional que se desviava da lei de reação usual, resultando em uma força de longo alcance de 1/r. Isto poderia levar ao tipo de rotação galáctica atualmente atribuída aos halos de matéria escura.
“Esses resultados mostram que os cenários operacionais no infravermelho podem explicar a rotação da galáxia sem invocar um componente dominante de matéria escura fria”, explicou Kumar.
Como seria de esperar, uma vez que se pensa que a matéria escura representa 85% da matéria do universo, removê-la dos nossos modelos do universo tem implicações importantes para a compreensão de como o universo evoluiu e continua a evoluir. Contudo, o modelo de Kumar pode ajustar-se bem às expectativas e observações actuais.
“No universo primitivo, durante a formação da estrutura e da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, quaisquer mudanças na gravidade devem ser pequenas o suficiente para evitar conflito com medições cosmológicas precisas”, escreveu Kumar. “Dentro da estrutura operacional infravermelha, as correções crescem lentamente com a escala e o tempo, consistentes com as restrições do universo primitivo, embora só se tornem relevantes em épocas posteriores e em grandes escalas.”
O próximo passo para a teoria da gravidade infravermelha de Kumar será ver como ela se compara às medições de lentes gravitacionais e agregação de aglomerados de galáxias, que atualmente se pensa ocorrer em torno de uma estrutura de matéria escura.
“Meu trabalho abre um caminho para a compreensão dos fenômenos da matéria escura não como partículas perdidas, mas como uma característica sutil da própria gravidade – uma consequência profunda da dependência de escala na teoria quântica do campo gravitacional”, concluiu Kumar. “Embora esta abordagem ainda não tenha substituído completamente a matéria escura no Modelo Padrão da cosmologia – particularmente na interpretação detalhada da formação de estruturas e dos dados de lentes – ela destaca a complexidade que a gravidade pode esconder e desencadeia uma reavaliação das origens dos efeitos da matéria escura.”
A pesquisa de Kumar foi publicada na revista Cartas de revisão física B.
