Espaço

Alterações na Lei da Gravidade, e não a energia escura, causam a aceleração do universo

James Devitt - New York University - 15/03/2005

O físico Georgi Dvali, da Universidade de Nova Iorque, Estados Unidos, concluiu que a aceleração da expansão do universo pode ser causada pela modificação das leis tradicionais da gravidade em distâncias extremamente grandes, e não pela "energia escura", como proposto por vários cientistas da área. Esta modificação, argumenta Dvali, pode ser causada por dimensões extras do espaço para as quais a gravidade "vaza" em distâncias cósmicas. A apresentação de Dvali foi feita na reunião anual da Associação Americana para o Avanço da Ciência (AAAS), em Washington.

"O universo em aceleração pode ser uma janela de oportunidade para se entender os aspectos mais fundamentais da gravitação, e pode sinalizar a modificação das leis tradicionais da gravidade a distâncias muito grandes," afirmou ele.

Dvali reconhece que os físicos ainda precisam descobrir porque a expansão do universo está se acelerando. Alguns teorizaram que, como as leis da física estabelecem que a gravidade é gerada pela matéria e pela energia, alterações gravitacionais no universo devem ser atribuídas à matéria ou à energia. Isto forma a base teórica para a energia escura, que alguns descrevem como matéria ou energia indetectável.

Entretanto, não há nenhum teste experimental independente ou qualquer fundação teórica estabelecida para a existência de tal substância, o que abre as portas para explicações alternativas.

Em sua palestra, Dvali busca apoio na teoria das cordas, que prevê que o universo tem dimensões extras para as quais a gravidade poderia escapar. Esse "vazamento" poderia alterar o continuum espaço-tempo e acelerar a expansão cósmica. Dvali, junto com seus colegas Gregory Gabadadze e Massimo Porrati, propôs que estas dimensões extras são exatamente como as três dimensões que nós encontramos em nosso dia-a-dia. Além disso, gravitons - emitidos por estrelas e outros objetos na "brana" do universo (ou superfície tridimensional) - podem escapar rumo às dimensões extras se eles viajarem por certas distâncias críticas.

"Esses gravitons se comportam como o som em uma chapa de metal," explica Dvali. "Bater na chapa com um martelo cria uma onda sonora que viaja ao longo de sua superfície. Mas a propagação do som não é exatamente bidimensional, de forma que parte da energia é perdida no ar circundante. Próximo ao martelo, a perda de energia é pequena, mas distante dele ela é muito mais significativa."

O cientista propõe que esta perda tem um profundo efeito sobre a força gravitacional entre objetos separados por uma distância maior do que a distância crítica. Especificamente, a teoria da gravidade modificada tem uma característica de escala-comprimento (rc) ou, aproximadamente, 15 bilhões de anos-luz. Isto marca a distância além da qual a expansão cosmológica se torna acelerada e, desta forma, a partir de observações cosmológicas, rc é fixada para ser do tamanho do universo observável. Ainda que a escala rc seja enorme, os sinais de modificação são detectáveis a distâncias muito menores por causa da força gravitacional adicional.

"Esta é a diferença crucial entre a energia escura e a hipótese da gravidade modificada, já que, pela primeira, nenhum desvio observável é previsto em distâncias curtas," afirma o cientista. "Gravitons virtuais exploram todas as rotas possíveis entre os objetos e o vazamento abre um gigantesco número de desvios multidimensionais, os quais sugerem uma alteração na lei da gravidade."

Dvali acrescenta que o impacto da gravidade modificada pode ser testada por outros experimentos que não as observações cosmológicas de longa distância. Um exemplo é o experimento Lunar Laser Ranging, que monitora a órbita lunar com precisão extraordinária disparando raios laser para a Lua e detectando o feixe refletido. O feixe de luz é refletido por espelhos colocados na superfície lunar pelos astronautas da missão Apollo 11.

"A aceleração cósmica do universo indica que as leis da Relatividade Geral se modificam não apenas em distâncias extremamente curtas mas também em distâncias extremamente grandes. É esta modificação, e não a energia escura, que é responsável pela expansão acelerada do universo." conclui ele.