Descoberta uma falha cósmica na teoria da gravidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/05/2024

É mais um reforço para os modelos da gravidade quântica.
[Imagem: Nasa/Swift/Cruz deWilde]

Falha na teoria da gravidade

Astrofísicos acreditam ter descoberto uma "falha cósmica" na força da gravidade, explicando seu estranho comportamento em escalas muito grandes.

Nos últimos 100 anos, a teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein tem sido aceita como a explicação de como a gravidade funciona em todo o Universo. Comprovada por inúmeros testes e observações, a Relatividade Geral sugere que a gravidade impacta não apenas as três dimensões físicas, mas também uma quarta dimensão, o tempo.

"Este modelo de gravidade tem sido essencial para tudo, desde a teorização do Big Bang até a fotografia de buracos negros," contextualizou Robin Wen, da Universidade de Waterloo, que apresentou uma nova interpretação juntamente com colegas da Universidade da Colúmbia Britânica, ambas no Canadá.

"Mas, quando tentamos compreender a gravidade em escala cósmica, na escala dos aglomerados de galáxias e além, encontramos aparentes inconsistências com as previsões da Relatividade Geral. É quase como se a própria gravidade deixasse de corresponder perfeitamente à teoria de Einstein. Estamos chamando a esta inconsistência uma ''falha cósmica'': A gravidade torna-se cerca de um por cento mais fraca quando lidamos com distâncias na casa dos bilhões de anos-luz."

A evolução do Universo parece estar desacelerando e não sabemos o porquê.
[Imagem: Minh Nguyen/Thanh Nguyen/University of Michigan]

Gravidade quântica

Nos últimos vinte anos tem havido em enorme esforço para criar um modelo matemático que explique essas inconsistências da teoria da Relatividade Geral. Uma das propostas mais chamativas foi lançada em 2009 por Petr Horava, da Universidade de Berkeley, que altera radicalmente as equações originais de Einstein.

Trata-se de uma teoria da gravidade quântica que resolve o problema dos diferentes conceitos de tempo na teoria quântica de campos e na Relatividade Geral, considerando o conceito quântico como o mais fundamental. Com isto, o espaço e o tempo não são mais equivalentes em altos níveis de energia.

Este novo modelo de "falha cósmica" modifica e amplia as fórmulas matemáticas de Einstein de um modo que resolve a inconsistência de algumas das medições cosmológicas sem afetar os usos válidos da Relatividade Geral. A principal contribuição é a criação de um parâmetro adicional para o modelo Lambda-CDM (Λ-CDM), o que é equivalente a adicionar um componente de energia escura, mas onde a densidade de energia deste componente pode ter qualquer sinal.

O telescópio Webb não conseguiu resolver a tensão de Hubble.
[Imagem: NASA/ESA/CSA/STScI/Adam G. Riess (JHU, STScI)]

Melhora, mas não resolve

Quando foram conferir seu modelo com os dados do telescópio Planck, que mediu a radiação cósmica de fundo, os pesquisadores constataram que as contribuições negativas são predominantes.

A diferença na gravidade em grande escala é pequena, na faixa de um por cento, aliviando apenas parcialmente a chamada "tensão de Hubble", gerada porque a medição da expansão do Universo dá resultados diferentes dependendo do modo como ela é medida. Isso significa que, embora sendo uma contribuição significativa, este novo modelo da falha cósmica não resolve o problema de vez.

"Pense nisso como uma nota de rodapé à teoria de Einstein," disse Wen. "Quando se atinge uma escala cósmica, termos e condições aplicam-se. Este novo modelo pode ser apenas a primeira pista num quebra-cabeças cósmico que estamos começando a resolver através do espaço e do tempo," disse Niayesh Afshordi, membro da equipe.

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