Gravitação de Newton é contestada por aglomerados estelares; teoria alternativa explica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/10/2022

Com base nas leis da gravidade de Newton, os aglomerados de estrelas parecem estar desaparecendo mais rápido do que deveriam, explica o professor Pavel Kroupa.
[Imagem: Volker Lannert/University of Bonn]

Contestando a gravitação de Newton

Uma equipe internacional de astrofísicos fez uma descoberta intrigante ao analisar aglomerados de estrelas: As observações contestam as leis da gravidade de Newton.

Por outro lado, as observações são consistentes com as previsões de uma teoria alternativa da gravidade que vem ganhando adeptos na comunidade astronômica.

A teoria alternativa é a Dinâmica Newtoniana Modificada, mais conhecida como MOND (MOdified Newtonian Dynamics).

O efeito mais conhecido dessa teoria é que ela dispensa a famosa, mas nunca encontrada, matéria escura.

Mas a teoria é muito mais ampla, e faz previsões sobre diferentes situações cosmológicas - de fato, ela tem passado em todos os testes observacionais. E a equipe verificou que essas previsões estão corretas também quando se trata dos aglomerados estelares que eles estudaram.

Aglomerados estelares abertos

Aglomerados estelares abertos são formados quando milhares de estrelas nascem em um curto período de tempo em uma enorme nuvem de gás. À medida que elas "dão a partida", iniciando o processo de fusão nuclear, elas começam a emitir ventos estelares que sopram os restos da nuvem de gás, o que faz o aglomerado se expandir consideravelmente, criando uma formação pouco coesa de várias dezenas a vários milhares de estrelas.

Aí entram em ação as forças gravitacionais, que atuam entre as estrelas no sentido de manter o aglomerado unido. Mas elas são fracas demais para isso.

"Na maioria dos casos, aglomerados abertos de estrelas sobrevivem apenas algumas centenas de milhões de anos antes de se dissolverem," explica o Prof. Dr. Pavel Kroupa, da Universidade de Bonn, na Alemanha. "No processo, eles perdem regularmente estrelas, que se acumulam em duas chamadas 'caudas de maré'."

Uma dessas caudas é puxada para trás do aglomerado conforme ele viaja pelo espaço. A outra, em contraste, assume a liderança, como uma ponta de lança.

As leis da gravitação de Newton estabelecem que uma estrela ir para a cauda dianteira ou para a cauda traseira é uma questão do acaso, não havendo nada que as leve preferencialmente numa ou noutra direção. Se esta teoria estivesse correta, ambas as caudas deveriam conter aproximadamente o mesmo número de estrelas.

"No entanto, em nosso trabalho fomos capazes de provar pela primeira vez que isso não é verdade: Nos aglomerados que estudamos, a cauda dianteira sempre contém significativamente mais estrelas próximas ao aglomerado do que a cauda traseira," disse Jan Pflamm-Altenburg, membro da equipe.

Pela gravidade de Newton, a distribuição das estrelas atrás e à frente deveria ser simétrica - a teoria MOND diz que não.
[Imagem: Pavel Kroupa et al. - 10.1093/mnras/stac2563]

MOND explica

A equipe então analisou seus dados seguindo as explicações da teoria MOND e, bingo!

"Colocando em termos simplificados, de acordo com a MOND as estrelas podem deixar um aglomerado por duas portas diferentes: Uma leva à cauda de maré traseira, a outra à frente. No entanto, a primeira é muito mais estreita do que a segunda, então é menos provável que uma estrela deixe o aglomerado através dela. A teoria da gravidade de Newton, por outro lado, prevê que ambas as portas devem ter a mesma largura," resumiu Tereza Jerabkova, membro da equipe.

Além disso, não apenas a distribuição das estrelas vista nos cinco aglomerados estelares abertos estudados pela equipe bate com as previsões da MOND, como também a teoria prevê com precisão o tempo de vida desses aglomerados, um tempo que é significativamente mais curto do que o previsto pela gravitação de Newton.

A equipe agora está trabalhando para aumentar a precisão das ferramentas matemáticas que usaram em sua análise, de modo a aumentar a confiabilidade dos resultados.

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