Uma nova equação pode explicar o Universo sem matéria escura

O estudo, liderado por Rajendra Gupta, professor adjunto do Departamento de Física da Universidade de Ottawa, propõe que mudanças graduais na força das forças da natureza (como a gravidade) ao longo do tempo e do espaço poderiam explicar vários comportamentos cósmicos intrigantes. Isso inclui como as galáxias giram, evoluem e se aglomeram, bem como como o universo se expande.

Desafiando suposições de longa data

“Na verdade, as forças do universo ficam mais fracas, em média, à medida que ele se expande”, explica o professor Gupta. “Este enfraquecimento faz parecer que há um impulso misterioso que faz com que o Universo se expanda mais rapidamente (o que é identificado como energia escura). No entanto, à escala galáctica e de aglomerados de galáxias, a variação destas forças sobre o seu espaço gravitacionalmente ligado resulta numa gravidade extra (que é considerada devida à matéria escura). Mas essas coisas podem ser apenas ilusões, emergentes das constantes em evolução que definem a força das forças.”

Ele continua: “Existem dois fenômenos muito diferentes que precisam ser explicados pela matéria escura e pela energia escura: o primeiro está em escala cosmológica, ou seja, em uma escala maior que 600 milhões de anos-luz, assumindo que o universo é homogêneo e o mesmo em todas as direções. O segundo está em escala astrofísica, ou seja, em escala menor o universo é muito irregular e dependente da direção. No modelo padrão, os dois cenários requerem equações diferentes para explicar observações usando matéria escura e energia escura. O nosso é o único que os explica com o mesmo equação, e sem precisar de matéria escura ou energia escura.”

Gupta acrescenta que a abordagem fornece uma estrutura única para explicar observações como rotação de galáxias, agrupamento e curvatura da luz em torno de objetos massivos. “É tudo apenas o resultado das constantes da natureza que variam à medida que o universo envelhece e se torna irregular”, diz ele.

Um novo modelo na escala galáctica

Em trabalhos anteriores, o professor Gupta questionou a existência de matéria escura em escala cósmica. Sua pesquisa mais recente estende essa ideia a escalas astrofísicas menores, examinando como as galáxias giram.

Neste modelo, um parâmetro conhecido como α surge quando as constantes de acoplamento – as quantidades que descrevem a intensidade das forças fundamentais – podem evoluir. Este termo α atua como um elemento adicional nas equações gravitacionais, reproduzindo os mesmos efeitos tradicionalmente explicados pela matéria escura e pela energia escura.

Em grandes escalas, α é tratado como constante (por exemplo, usando dados de supernovas). Localmente, dentro das galáxias, α muda dependendo de como a matéria comum (buracos negros, estrelas, planetas e gás) é distribuída. Nas regiões ricas em matéria, o efeito é menor; em regiões esparsas, fica mais forte. Como resultado, o modelo explica naturalmente porque é que as estrelas nas regiões exteriores de uma galáxia se movem mais rapidamente do que o esperado, sem invocar halos de matéria escura invisíveis.

Repensando a Linha do Tempo do Universo

Gupta acredita que esta abordagem poderia ajudar a resolver enigmas astronômicos de longa data. “Durante anos, temos lutado para explicar como é que as galáxias do Universo primitivo se formaram tão rapidamente e se tornaram tão massivas,” observa ele. “Com o nosso modelo, você não precisa assumir quaisquer partículas exóticas ou quebrar as regras da física. A linha do tempo do universo simplesmente se estende, quase dobrando a idade do universo, e abrindo espaço para tudo o que observamos.”

Ao prolongar efectivamente a linha temporal de desenvolvimento do Universo, o modelo torna mais fácil compreender como estruturas enormes – como galáxias e buracos negros – se poderiam ter formado tão pouco depois do Big Bang.

Esta teoria poderia remodelar dramaticamente a nossa compreensão do cosmos. Sugere mesmo que a busca de décadas por partículas de matéria escura, que custou milhares de milhões de dólares, pode não ser necessária. Mesmo que tais partículas exóticas fossem descobertas, argumenta Gupta, elas representariam apenas cerca de seis vezes a massa da matéria comum.

“Às vezes, a explicação mais simples é a melhor. Talvez os maiores segredos do Universo sejam apenas truques pregados pelas constantes evolutivas da natureza”, conclui.

A pesquisa, intitulada “Testing CCC+TL Cosmology with Galaxy Rotation Curves”, aparece na revista revisada por pares Galáxias.