Nova teoria da gravidade refuta a existência da matéria escura
A controversa teoria acerta a distribuição gravitacional de 33 mil galáxias. Crédito: NASA/Wikimedia Commons

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Nova teoria da gravidade refuta a existência da matéria escura

A controversa tese acerta a distribuição gravitacional de 33 mil galáxias.

No começo de 2010, Erik Verlinde, um especialista em teoria das cordas da Universidade de Amsterdam, publicou uma teoria da gravidade alternativa. Segundo essa nova teoria — e ao contrário do que dizia Einstein — a gravidade não seria uma interação ou campo fundamental, mas um fenômeno emergente decorrente da tendência dos sistemas físicos à desordem, conforme descrito pela segunda lei da termodinâmica.

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A teoria de Verlinde dividiu os físicos, cujas opiniões foram descritas de forma sucinta por Andrew Strominger, pesquisador de Harvard, em entrevista ao New York Times: "Alguns disseram que a teoria não está correta, outros que ela está correta e que todos nós já sabíamos disso — essa é uma teoria correta e profunda, correta e trivial. Em suma, essa teoria reúne ideias muito interessantes sobre partes do universo que ainda não compreendemos."

Interessante? Sim, mas na física, ser interessante não basta. Ainda havia uma grande questão a ser respondida: a teoria de Verlinde poderia ser comprovada empiricamente?

Recentemente, uma equipe de astrônomos holandeses do Observatório Leiden chefiada por Margo Brouwer buscou responder essa questão testando, pela primeira vez, a teoria de Verlinde. Para tanto, eles a utilizaram para estipular a distribuição gravitacional de 33.000 galáxias. Ao comparar essas previsões com dados previamente coletados, Brouwer descobriu que a distribuição gravitacional prevista pela teoria de Verlinde correspondia às observações oficiais.

Um dos maiores mistérios da física é o fato da força gravitacional ao redor de uma galáxia, mesmo em distâncias de até cem vezes seu raio, ser muito maior do que o previsto pela teoria da relatividade de Einstein. Até o momento, essa estranha distribuição gravitacional foi atribuída à matéria e à energia escuras, que supostamente representam 95% da massa e da energia do universo.

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Entretanto, como o próprio Verlinde salientou em um artigo publicado em novembro no arXIv, "o fato de 95% do universo ser formado por matérias e energias misteriosas é o suficiente para reconsiderar as bases da teoria gravitacional". Assim, Verlinde acredita que é possível descrever a distribuição gravitacional sem levar em consideração substâncias como a matéria e a energia escura: para tanto, bastaria apenas considerar a gravidade como um fenômeno emergente derivado da entropia, como descrito por ele em sua teoria publicada em 2010.

"Os físicos não acreditam na existência da matéria escura com base em observações, mas sim porque não havia evidência teórica ou um argumento conceitual que explicasse essas leis à medida em que novos fenômenos eram observados", escreveu Verlinde em seu último artigo. "Quando há uma comprovação conceitual de uma nova fase da força gravitacional, que é, por sua vez, regida por diferentes leis, e isso é associado com a confirmação de seu comportamento quantitativo, somos obrigados a repensar a teoria".

Em outras palavras, ele já havia desenvolvido uma teoria da gravidade emergente — tudo o que ele precisava para refutar a ideia da matéria e energia escuras era a confirmação de sua teoria. É aí que entram Brouwer e os pesquisadores do Observatório Leiden, os primeiros a testar a teoria de Verlinde.

Para isso, Brouwer e sua equipe mediram a densidade de 33.613 galáxias usando lentes gravitacionais — uma forma de mensurar a distribuição gravitacional através da observação do comportamento da luz em dada galáxia — e compararam esses dados com a densidade prevista segundo a teoria de Verlinde. A equipe descobriu que "o prognóstico da gravidade emergente… está de acordo com os perfis encontrados pelas lentes gravitacionais".

Em outras palavras, a teoria de Verlinde parece explicar a estranha distribuição gravitacional ao redor de galáxias, algo que a teoria geral da relatividade nunca pôde explicar — e tudo isso com base na matéria observável.

Embora esses resultados quantitativos sejam animadores, eles são apenas o primeiro passo para a validação da teoria de Verlinde. De acordo com Brouwer, ainda existem uma série de questões que a teoria da gravidade emergente não é capaz de responder, e "maiores avanços no quadro teórico e nos testes observacionais da gravidade emergente serão necessários antes que esta possa ser considerada uma teoria sólida e devidamente testada".

Tradução: Ananda Pieratti