Teoria alternativa à matéria escura passa em seu grande teste

Com informações da APS - 10/11/2021

A radiação cósmica de fundo sempre foi a pedra no sapato da teoria MOND.
[Imagem: WMAP Science Team/NASA]

Gravitação modificada

Um modelo cosmológico que não exige a matéria escura para explicar o Universo superou um dos seus grandes obstáculos para coincidir com as observações astronômicas.

Os modelos MOND - que não requerem matéria escura - construídos até agora não haviam sido capazes de reproduzir as variações de temperatura medidas na radiação cósmica de fundo, uma relíquia do Big Bang - MOND é uma sigla em inglês para "Dinâmica Newtoniana Modificada".

Agora, Constantinos Skordis e Tom Zlosnik, da Academia Tcheca, desenvolveram um modelo MOND que produz os mesmos resultados verificados nas observações.

A teoria MOND foi concebida há mais de 30 anos como uma forma de explicar os dados de rotação galáctica sem invocar a existência da misteriosa matéria escura. Seus proponentes assumem que a força gravitacional nas escalas galácticas é diferente da força newtoniana padrão. Mas essa teoria também traz seu próprio mistério alternativo, no qual a força gravitacional muda para acelerações menores do que um limite de 10^-10m/s².

A principal razão pela qual a teoria da matéria escura tornou-se a favorita dos físicos, em vez da MOND, é que a matéria escura é consistente com uma gama maior de observações astrofísicas. Por exemplo, a matéria escura pode explicar a curvatura da luz das galáxias de fontes distantes, as chamadas lentes gravitacionais, enquanto a MOND em sua forma inicial não conseguia. Posteriormente, os pesquisadores desenvolveram modelos MOND relativísticos, que podem se encaixar nas observações das lentes gravitacionais, mas até agora nenhuma dessas versões revisadas era capaz de reproduzir os dados da radiação cósmica de fundo.

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A teoria MOND havia sido recentemente confirmada em observações de galáxias.
[Imagem: Creative Commons]

Força gravitacional extra

Skordis e Zlosnik criaram agora um modelo cosmológico MOND que considera a radiação cósmica de fundo e ainda se mantém consistente com as observações das lentes gravitacionais e com as medições de velocidade das ondas gravitacionais, o que virtualmente deixa a teoria MOND empatada com as teorias da matéria escura.

O modelo segue esforços anteriores de outros pesquisadores para postular a existência de dois campos que permeiam todo o espaço e, juntos, agem como uma força gravitacional extra. Um desses campos é um campo escalar - semelhante ao campo de Higgs, que está associado ao bóson de Higgs; o outro é um campo vetorial, que tem uma direção em cada ponto do espaço, algo como um campo magnético.

Skordis e Zlosnik definiram os parâmetros do modelo para que, no início do Universo, os campos modificadores da gravidade gerassem um efeito gravitacional que equivale ao utilizado nos modelos da matéria escura. Desta forma, o modelo garante uma equivalência das previsões da teoria com os padrões observados da radiação cósmica de fundo - os campos evoluem ao longo do tempo cósmico e, eventualmente, a força gravitacional segue a proposta original do modelo MOND.

Mesmo os defensores da matéria escura reconhecem que seus modelos não conseguem explicar tudo, como a abundância do lítio no Universo ou as discrepâncias entre os diferentes tipos de medições da taxa de expansão cósmica.

O novo modelo MOND pode ser capaz de resolver esses problemas, mas isso exigirá mais tempo para que todos os detalhes teóricos envolvidos sejam analisados.

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