Cientistas da NASA Sondam Energia Escura – Hora de Retrabalhar a Teoria da Gravidade de Albert Einstein?

Poderia um dos maiores quebra-cabeças da astrofísica ser resolvido reformulando a teoria da gravidade de Albert Einstein? Ainda não, de acordo com um novo estudo de coautoria de cientistas da NASA .

Ilustração de energia escura. Crédito: Visualização por Frank Summers, Space Telescope Science Institute. Simulação por Martin White, UC Berkeley e Lars Hernquist, Harvard University

O universo está se expandindo em um ritmo acelerado, e os físicos não sabem por quê. Esse fenômeno parece contradizer tudo o que os cientistas entendem sobre o efeito da gravidade no cosmos: é como se você jogasse uma maçã no ar e, em vez de voltar para baixo, ela continuasse subindo, cada vez mais rápido. A causa da aceleração cósmica, apelidada de energia escura , permanece um mistério.

Um novo estudo marca o mais recente esforço para determinar se tudo isso é simplesmente um mal-entendido: que as expectativas de como a gravidade funciona na escala de todo o universo são falhas ou incompletas. Esse mal-entendido em potencial pode ajudar os pesquisadores a explicar a energia escura.

No entanto, o estudo – um dos testes mais precisos já feitos da teoria da gravidade de Albert Einstein em escalas cósmicas – constata que o entendimento atual ainda parece estar correto. O estudo foi do International Dark Energy Survey , usando o Telescópio Victor M. Blanco de 4 metros no Chile.

Os resultados, de autoria de um grupo de cientistas que inclui alguns do Jet Propulsion Laboratory ( JPL ) da NASA, foram apresentados nesta quarta-feira, 24 de agosto, na Conferência Internacional de Física de Partículas e Cosmologia (COSMO'22), no Rio de Janeiro. O trabalho ajuda a preparar o terreno para dois próximos telescópios espaciais que investigarão nossa compreensão da gravidade com precisão ainda maior do que o novo estudo e talvez finalmente resolvam o mistério.

Mais de um século atrás, Albert Einstein desenvolveu sua Teoria da Relatividade Geral para descrever a gravidade. Até agora, ele previu tudo com precisão, desde a órbita de Mercúrio até a existência de buracos negros . Mas alguns cientistas argumentaram que, se essa teoria não pode explicar a energia escura, talvez eles precisem modificar algumas de suas equações ou adicionar novos componentes.

Para descobrir se esse é o caso, os membros do Dark Energy Survey procuraram evidências de que a força da gravidade variou ao longo da história do universo ou em distâncias cósmicas. Uma descoberta positiva indicaria que a teoria de Einstein está incompleta, o que pode ajudar a explicar a expansão acelerada do universo. Eles também examinaram dados de outros telescópios além do Blanco, incluindo o satélite Planck da ESA (Agência Espacial Européia) , e chegaram à mesma conclusão.

A teoria de Einstein ainda funciona, de acordo com o estudo. Portanto, não, ainda não há explicação para a energia escura. No entanto, esta pesquisa alimentará duas missões futuras: a missão Euclid da ESA , prevista para lançamento não antes de 2023, que tem contribuições da NASA; e o Telescópio Espacial Romano Nancy Grace da NASA , com lançamento previsto para maio de 2027. Ambos os telescópios procurarão mudanças na força da gravidade ao longo do tempo ou da distância. 

Visão embaçada

Como os cientistas sabem o que aconteceu no passado do universo? Olhando para objetos distantes. Um ano-luz é uma medida da distância que a luz pode percorrer em um ano (cerca de 6 trilhões de milhas, ou cerca de 9,5 trilhões de quilômetros). Isso significa que um objeto a um ano-luz de distância aparece para nós como era um ano atrás, quando a luz deixou o objeto pela primeira vez.

E galáxias a bilhões de anos-luz de distância aparecem para nós como fizeram bilhões de anos atrás. O novo estudo analisou galáxias que remontam a cerca de 5 bilhões de anos no passado. Euclides olhará 8 bilhões de anos no passado, e Roman olhará 11 bilhões de anos atrás.

As galáxias em si não revelam a força da gravidade, mas como elas se parecem quando vistas da Terra, sim. A maior parte da matéria em nosso universo é matéria escura , que não emite, reflete ou interage com a luz. Embora os físicos não saibam do que é feito, eles sabem que está lá, porque sua gravidade o denuncia: Grandes reservatórios de matéria escura em nosso universo distorcem o próprio espaço .

À medida que a luz viaja pelo espaço, ela encontra essas porções de espaço deformado, fazendo com que as imagens de galáxias distantes pareçam curvas ou manchadas. Isso foi exibido em uma das primeiras imagens divulgadas pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA .

Os cientistas do Dark Energy Survey pesquisam imagens de galáxias em busca de distorções mais sutis devido à curvatura da matéria escura no espaço, um efeito chamado de lente gravitacional fraca . A força da gravidade determina o tamanho e a distribuição das estruturas de matéria escura, e o tamanho e a distribuição, por sua vez, determinam como essas galáxias parecem deformadas.

É assim que as imagens podem revelar a força da gravidade em diferentes distâncias da Terra e tempos distantes ao longo da história do universo. O grupo já mediu as formas de mais de 100 milhões de galáxias e, até agora, as observações correspondem ao que é previsto pela teoria de Einstein.

“Ainda há espaço para desafiar a teoria da gravidade de Einstein, à medida que as medições se tornam cada vez mais precisas”, disse a coautora do estudo Agnès Ferté, que conduziu a pesquisa como pesquisadora de pós-doutorado no JPL. “Mas ainda temos muito o que fazer antes de estarmos prontos para Euclides e Roman. Portanto, é essencial que continuemos a colaborar com cientistas de todo o mundo nesse problema, como fizemos com o Dark Energy Survey”.

Fonte: scitechdaily.com