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Um modelo controverso promete solucionar o mistério da matéria escura

Natureza do fenômeno que compõe a maioria do universo escapou até agora a qualquer detecção direta

Imagem de uma lente gravitacional produzida por um aglomerado de galáxias, tomada pelo telescópio espacial da NASA Hubble.
Imagem de uma lente gravitacional produzida por um aglomerado de galáxias, tomada pelo telescópio espacial da NASA Hubble.

Um novo modelo proposto por um astrofísico da Universidade Oxford promete decifrar um dos maiores mistérios da física moderna: a natureza da matéria e da energia escuras, que compõem a grande maioria do universo, mas que até agora escapou a qualquer detecção direta.

Apesar de décadas de dedicação de cientistas em todo o mundo, o modelo padrão da física não está completo. Na verdade, só explica apenas cerca de 5% do universo. Os 95% restantes são compostos de componentes invisíveis cuja existência só pudemos deduzir devido a seus efeitos gravitacionais.

A física atual considera que a energia escura é responsável pela expansão cada vez mais acelerada do universo, enquanto a matéria escura mantém as galáxias juntas. A proposta de James Farnes, pesquisador associado ao departamento de ciência da engenharia da Universidade Oxford, unifica ambas em um único fenômeno, um "fluido escuro" composto por partículas de massa negativa e gravidade também negativa.

"Ninguém sabe o que a energia escura e a matéria escura são fisicamente. Nós as chamamos assim por causa de nossa ignorância. Neste novo modelo, sugerimos que ambas podem ser unificadas em um único conceito, e isso parece produzir massas negativas. Nosso universo, portanto, teria qualidades positivas e negativas, e pode ser muito equilibrado e simétrico", descreve Farnes, principal autor do estudo publicado pela revista científica Astronomy and Astrophysics.

“Ninguém sabe o que a energia escura e a matéria escura são fisicamente. Nós as chamamos assim por causa da nossa ignorância. Neste novo modelo, sugerimos que ambas podem ser unificadas em um único conceito, e isso parece produzir massas negativas”

Como com a matéria comum, a matéria com massa negativa ficaria cada vez mais dispersa à medida que o universo se expande, de modo que sua força de repulsão se diluiria ao longo do tempo. Por essa razão, as observações de uma expansão constante são explicadas pela presença de uma energia escura que permeia todo o espaço.

Para que seu fluido cumpra essa função, Farnes e sua equipe introduziram um novo ingrediente em seu modelo matemático: um "tensor de criação" que permite que as massas negativas não apenas existam, mas sejam geradas continuamente. Isso significa que, à medida que o universo se expande, esse fluido negativo não se dissolve. Segundo Farnes, essas massas negativas aparecem continuamente no universo, "quase como estranhas pipocas microscópicas". Tal modificação implica alterar a Teoria Geral da Relatividade, de Albert Einstein, admite.

Não é de surpreender que a proposta tenha sido recebida com ceticismo por alguns cosmólogos. De acordo com Richard Battye, diretor associado do Observatório Jodrell Bank, da Universidade de Manchester, o modelo de Farnes "parece violar muitos princípios básicos da física moderna", incluindo o da conservação de energia.

"Para que esse modelo seja levado a sério, precisa explicar como se encaixa em tudo o mais que sabemos sobre física. É completamente oposto ao padrão. Estou muito aberto para aceitar o fato de que o modelo padrão não esteja correto, mas é preciso tentar modificar as coisas para que elas não violem as leis que sabemos serem verdadeiras.”

Além disso, alguns físicos consideram que a introdução de massas negativas na teoria leva a consequências exóticas. "As massas negativas do meu modelo poderiam, em princípio, ser usadas para desenvolver algumas tecnologias bastante incomuns. Por exemplo, projetar uma nave que se mova à velocidade da luz", diz Farnes. "Embora não mais rápido", enfatiza.

"Obviamente, não sabemos se poderíamos projetar esses dispositivos na vida real. Pode ser completamente impossível. Se quiséssemos usar as massas negativas, deveríamos ter um bom punhado delas e parece bastante complicado captar partículas que possam existir no espaço, mas cuja gravidade nos repele ”.

Farnes é o primeiro a aceitar que seu modelo matemático é controverso, mas diz que sua proposta inclui várias previsões que podem ser testadas e parece ser consistente com as observações existentes de supernovas distantes, o fundo cósmico de micro-ondas e certos aglomerados de galáxias.

O astrofísico confia em que as novas observações que serão feitas a partir de 2025 pelo Square Kilometre Array, que será o maior radiotelescópio do planeta e ao qual a Espanha aderiu em junho, contribuirão para comprovar sua hipótese.

"Parece que um simples sinal de menos nas equações de Einstein poderia resolver alguns dos principais problemas da física, mas ainda há muito trabalho a fazer para comprovar que as observações apoiar esta ideia”, diz ele.

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