Leis da gravidade são reconstruídas para explicar o cosmos em larga escala

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/11/2022

Existem vozes dissidentes na comunidade científica que duvidam da aceleração da expansão do Universo. É bom lembrar que a constante cosmológica é conhecida como a pior previsão já feita pela Física.
[Imagem: A. Klypin/J. Primack/S. Cantalupo]

Relatividade Modificada

Para tentar superar alguns dos problemas em aberto na compreensão da força da gravidade, uma equipe internacional de cosmólogos resolveu fazer algo radical: Reescrever as leis da gravidade.

As leis da gravitação de Newton vigoraram por séculos, explicando quase tudo, até serem suplantadas pela Relatividade Geral de Einstein, que explica mais e melhor.

Mas isso não significa que as leis da gravitação regidas pelas equações da Relatividade expliquem tudo.

"Sabemos que a expansão do Universo está se acelerando, mas para que a teoria de Einstein funcione, precisamos dessa misteriosa constante cosmológica. E diferentes medições da taxa de expansão cósmica nos dão respostas diferentes, também conhecidas como tensão de Hubble.

"Para tentar combater isso, alteramos a relação entre matéria e espaço-tempo e estudamos quão bem podemos restringir os desvios da previsão da Relatividade Geral," conta o professor Kazuya Koyama, da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido.

De fato, o caminho para explicar a força da gravidade que surgiu com Newton hoje já bifurca, com a Relatividade representando uma rota e a teoria MOND a outra - MOND é uma sigla para Dinâmica Newtoniana Modificada, ou MOdified Newtonian Dynamics.

O que a equipe fez agora foi criar uma "Relatividade Geral Modificada", para ver se dá para continuar apostando no caminho que a comunidade científica vem trilhando há mais de um século.

A reconstrução das equações tenta elucidar as grandes áreas ainda sem explicações. À direita, plotagem da "Tensão de Hubble".
[Imagem: Levon Pogosian et al. - 10.1038/s41550-022-01808-7]

Validação da Relatividade em larga escala

Na Relatividade Geral, a gravidade está envolta em três funções fenomenológicas que descrevem a expansão do Universo, os efeitos da gravidade sobre a luz e os efeitos da gravidade sobre a matéria.

Usando um método estatístico conhecido como inferência Bayesiana, a equipe reconstruiu as três funções simultaneamente pela primeira vez.

"Reconstruções parciais dessas funções têm sido feitas nos últimos 5 a 10 anos, mas não tínhamos dados suficientes para reconstruir com precisão todas as três ao mesmo tempo.

"O que descobrimos foi que as observações atuais estão ficando boas o suficiente para estabelecer um limite nos desvios da Relatividade Geral. Mas, ao mesmo tempo, achamos muito difícil resolver esse problema que temos no modelo padrão, mesmo estendendo nossa teoria da gravidade.

"Uma perspectiva empolgante é que, em alguns anos, teremos muito mais dados de novas sondas espaciais. Isso significa que poderemos continuar melhorando os limites das modificações da Relatividade Geral usando esses métodos estatísticos," explicou o professor Koyama.

O pesquisador refere-se a novos observatórios, que deverão ser lançados nos próximos anos ou estão em fase de projeto, que prometem criar mapas 3D mais precisos da matéria agrupada no Universo, que os cosmólogos chamam de estrutura de grande escala.

Isso oferecerá uma visão sem precedentes da gravidade em grandes distâncias e, eventualmente, permitirá que as leis da gravidade vistas pelos olhos da Relatividade Geral possam ser observacionalmente validadas em distâncias cosmológicas.

Contudo, equipe reconhece que, sem esses dados, mesmo com a unificação das três equações é difícil chegar a uma Relatividade Modificada que possa ser considerada válida. "Os resultados foram promissores, mas ainda estamos muito longe de uma solução," disse Koyama.

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