Nova perspectiva sobre a matéria escura: seria a gravidade agindo de forma incomum?
A existência da matéria escura, a substância mais enigmática do universo, tem sido um dos grandes mistérios da física. No entanto, uma nova pesquisa publicada na Physical Review Letters B sugere que essa matéria, que compõe cerca de 85% do universo, pode não existir. A hipótese é que o comportamento observado, atribuído à matéria escura, poderia ser, na verdade, resultado de uma peculiaridade na própria gravidade em vastas escalas.
Cientistas inferiram a presença da matéria escura principalmente por meio de seus efeitos gravitacionais. Observações de galáxias revelaram que elas giram tão rapidamente que a matéria visível sozinha não seria suficiente para mantê-las coesas. Além disso, o fenômeno da lente gravitacional — a curvatura da luz por objetos massivos — mostrou-se mais intenso do que o esperado apenas pela matéria visível, indicando a presença de algo mais.
O que é a matéria escura e por que ela é um mistério?
A matéria escura é definida por sua invisibilidade. Ao contrário da matéria comum, que compõe estrelas, planetas e nós mesmos, ela não interage com a luz ou qualquer outra forma de radiação eletromagnética. Essa característica a torna indetectável pelos métodos tradicionais de observação, apesar de sua influência gravitacional ser crucial para os modelos cosmológicos atuais.
A busca por partículas que pudessem explicar a matéria escura tem sido infrutífera até o momento. Essa dificuldade levou alguns pesquisadores a explorar alternativas. Naman Kumar, do Instituto Indiano de Tecnologia, propõe que, em vez de postular a existência de novas partículas, podemos estar enganados sobre como a gravidade funciona em grandes distâncias.
Uma nova abordagem para a gravidade
Kumar investigou a gravidade sob a ótica da teoria quântica de campos, utilizando um método conhecido como “esquema de corrida infravermelha” (infrared running scheme). Essa abordagem não assume que a constante gravitacional de Newton, o “Big G”, permaneça inalterada em diferentes escalas de comprimento. Ao contrário, considera a possibilidade de sua força efetiva variar.
A pesquisa de Kumar indica que, nessas escalas galácticas, o potencial gravitacional pode desviar da lei do inverso do quadrado (1/r²), que dita que a força da gravidade diminui com o quadrado da distância. Ele encontrou um potencial que pode levar a uma força de longo alcance descrita por 1/r. Essa modificação, segundo o estudo, poderia explicar a velocidade de rotação das galáxias sem a necessidade de halos de matéria escura.
“Esses resultados sugerem que o cenário de corrida infravermelha poderia explicar a rotação de galáxias sem invocar um componente dominante de matéria escura fria.”
Kumar ressalta que, para que essa nova teoria seja compatível com as observações do universo primordial, como a radiação cósmica de fundo e a formação de estruturas, qualquer alteração na gravidade deve ser sutil. O modelo proposto preserva a concordância com essas medições cosmológicas precisas, pois as correções gravitacionais crescem lentamente com a escala e o tempo, tornando-se relevantes apenas em épocas e distâncias maiores.
Implicações e próximos passos
A implicação de que a matéria escura poderia ser uma ilusão, e que suas manifestações observadas seriam apenas características da própria gravidade, é profunda. Isso exigiria uma reavaliação significativa dos modelos que descrevem a evolução e a estrutura do universo.
O próximo passo para a teoria de Kumar é testá-la em relação a dados observacionais mais detalhados, como medições de lentes gravitacionais e a aglomeração de galáxias. “Meu trabalho abre um caminho para entender os fenômenos da matéria escura não como partículas ausentes, mas como uma característica sutil da própria gravitação — uma consequência profunda da dependência de escala em uma teoria quântica de campos da gravidade”, concluiu Kumar.
Embora a teoria ainda não substitua completamente a matéria escura no modelo cosmológico padrão, especialmente em relação à formação de estruturas detalhadas e dados de lentes, ela convida a uma reavaliação das origens dos efeitos atribuídos à matéria escura, destacando a possível complexidade oculta da gravidade.
