Força da gravidade pode existir sem massa
Origem da força da gravidade
A lei da gravitação universal de
Newton [Isaac Newton (1643-1727)] afirma que a gravidade resulta da atração
entre corpos que possuem massa, sendo esta força proporcional às massas e
inversamente proporcional ao quadrado da distância que separa os centros dos
dois corpos.
Fótons, que não têm massa, são afetados pela
gravidade. Se houver fótons suficientes, pode ser possível descartar a matéria
escura. [Imagem: Gerado por IA/DALL-E]
Albert Einstein (1879-1955) mudou
isso, tornando a gravidade um fenômeno geométrico, por assim dizer, sendo uma
deformação do espaço-tempo causada pela presença de objetos com massa.
Assim, embora distintas, as duas
teorias acabam levando a força da gravidade até a massa como sua origem
primária (ou até a energia, devido à equivalência massa-energia na teoria de
Einstein).
Agora, contudo, o professor
Richard Lieu, da Universidade do Alabama de Huntsville, nos EUA, acaba de
propor uma nova teoria na qual a gravidade se desvencilha totalmente da massa.
Gravidade sem massa
Lieu conseguiu elaborar - é a
primeira vez que alguém consegue isso - uma teoria que mostra como a gravidade
pode existir sem massa, fornecendo uma alternativa que pode, entre muitas
outras coisas, eliminar a "necessidade" da nunca encontrada matéria
escura para explicar porque as galáxias não se esfacelam mesmo girando às
velocidades observadas.
A existência da matéria escura
foi proposta pela primeira vez pelo astrônomo holandês Jan Oort, em 1932, para
explicar a chamada "massa perdida" necessária para que coisas como as
galáxias se mantenham coesas.
"Minha inspiração veio da
busca por outra solução para as equações do campo gravitacional da relatividade
geral - cuja versão simplificada, aplicável às condições de galáxias e
aglomerados de galáxias, é conhecida como equação de Poisson - que fornece uma
força gravitacional finita na ausência de qualquer massa detectável,"
explicou Lieu. "Esta iniciativa é, por sua vez, motivada pela minha
frustração com o status quo, nomeadamente a noção da existência da matéria
escura, apesar da falta de qualquer evidência direta durante um século
inteiro."
Talvez você não se lembre, mas nós já detectamos elétrons com massa negativa. [Imagem: Felix Hofmann]
Origem da gravidade sem
massa
Ao contrário da existência de um
tipo de matéria que não interage com nada e que nunca foi detectada - a matéria
escura -, o pesquisador afirma que o "excesso" de gravidade
necessária para unir uma galáxia ou aglomerados de galáxias pode vir de
conjuntos concêntricos de defeitos topológicos, semelhantes a conchas, em
estruturas comumente encontradas em todo o cosmos.
Um defeito topológico é uma
singularidade, como um buraco negro, de uma forma muito específica. Essas
singularidades foram provavelmente criadas durante o início do Universo, quando
ocorreu uma transição de fase - uma transição de fase cosmológica é um processo
físico onde o estado geral da matéria muda em conjunto em todo o Universo.
"Atualmente não está claro
que forma precisa de transição de fase no Universo poderia dar origem a
defeitos topológicos deste tipo," disse Lieu. "Os efeitos topológicos
são regiões muito compactas do espaço, com uma densidade de matéria muito alta,
geralmente na forma de estruturas lineares conhecidas como cordas cósmicas,
embora estruturas 2-D, como conchas esféricas, também sejam possíveis.
As conchas no meu artigo
consistem em uma fina camada interna de massa positiva e uma fina camada
externa de massa negativa; a massa total de ambas as camadas - que é tudo o que
se pode medir, em termos de massa - é exatamente zero, mas quando uma estrela
se encontra nesta camada, ela experimenta uma grande força gravitacional
puxando-a em direção ao centro da casca."
Assim, como a força gravitacional
envolve fundamentalmente a deformação do próprio espaço-tempo, ela permite que
todos os objetos interajam entre si, tenham massa ou não. Já se confirmou, por
exemplo, que fótons sem massa sofrem efeitos gravitacionais de objetos
astronômicos, criando as chamadas lentes gravitacionais.
O pesquisador demonstrou que é
possível chegar a esse mesmo resultado - uma gravidade sem conexão com a massa
- seja resolvendo as equações de campo de Einstein, seja resolvendo a equação
de Poison.
Existem também teorias que dispensam as singularidades, descartando o Big Bang. [Imagem: NASA]
Confirmação observacional
Agora será necessário demonstrar
como uma galáxia ou aglomerado de galáxias é formado pelo alinhamento dessas
conchas, bem como como ocorre a evolução dessas estruturas.
E, embora destaque que esta é a
primeira vez que se chega a uma solução alternativa para a gravidade, o
pesquisador reconhece que uma solução (a gravidade sem origem na massa) não tem
poder para negar a outra (toda a teoria atual, levando à matéria escura),
podendo até mesmo ser nada mais do que "um exercício matemático
interessante". Para contestar de vez a teoria atual seria necessário
pensar em meios observacionais para tentar confirmar ou refutar a existência
das conchas concêntricas sem massa.
"Tanto a deflexão da luz
quanto as velocidades orbitais estelares são o único meio pelo qual se mede a
força do campo gravitacional em uma estrutura de grande escala, seja ela uma
galáxia ou um aglomerado de galáxias. A afirmação do meu artigo é que pelo
menos as conchas que ele postula não têm massa. Portanto, não há necessidade de
perpetuar esta busca aparentemente interminável pela matéria escura,"
concluiu Lieu.
Inovação Tecnológica
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