Pesquisador sugere que gravidade pode existir sem massa, mitigando a necessidade de hipotética matéria escura

A matéria escura é uma forma hipotética de matéria que é implicada por efeitos gravitacionais que não podem ser explicados pela relatividade geral, a menos que mais matéria esteja presente no universo do que pode ser visto.

Ele permanece praticamente tão misterioso quanto há quase um século, quando foi sugerido pela primeira vez pelo astrônomo holandês Jan Oort em 1932 para explicar a chamada "massa perdida" necessária para coisas como galáxias se amontoarem. 

Crédito: CC0 Domínio Público 

Agora, o Dr. Richard Lieu, da Universidade do Alabama em Huntsville (UAH), publicou um artigo no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society que mostra, pela primeira vez, como a gravidade pode existir sem massa, fornecendo uma teoria alternativa que poderia potencialmente mitigar a necessidade de matéria escura.

"Minha própria inspiração veio de minha busca por outra solução para as equações de campo gravitacional da relatividade geral – cuja versão simplificada, aplicável às condições de galáxias e aglomerados de galáxias, é conhecida como equação de Poisson – que dá uma força de gravitação finita na ausência de qualquer massa detectável", diz Lieu, um ilustre professor de física e astronomia da UAH. uma parte do Sistema da Universidade do Alabama.

"Esta iniciativa, por sua vez, é impulsionada pela minha frustração com o status quo, ou seja, a noção da existência da matéria escura, apesar da falta de qualquer evidência direta por um século inteiro."

O pesquisador afirma que o "excesso" de gravidade necessário para unir uma galáxia ou aglomerado pode ser devido a conjuntos concêntricos de defeitos topológicos semelhantes a conchas em estruturas comumente encontradas em todo o cosmos que provavelmente foram criadas durante o universo primitivo, quando uma transição de fase ocorreu. Uma transição de fase cosmológica é um processo físico onde o estado geral da matéria muda em conjunto em todo o universo.

"Não está claro atualmente qual forma precisa de transição de fase no universo poderia dar origem a defeitos topológicos desse tipo", diz Lieu.

"Os efeitos topológicos são regiões muito compactas do espaço com uma densidade muito alta de matéria, geralmente na forma de estruturas lineares conhecidas como cordas cósmicas, embora estruturas 2D, como conchas esféricas, também sejam possíveis.

"As conchas do meu papel 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 concha ela experimenta uma grande força gravitacional puxando-a para o centro da concha." 

Como a força gravitacional envolve fundamentalmente a deformação do próprio espaço-tempo, ela permite que todos os objetos interajam uns com os outros, tenham eles massa ou não. Fótons sem massa, por exemplo, foram confirmados para experimentar efeitos gravitacionais de objetos astronômicos.

"A flexão gravitacional da luz por um conjunto de conchas concêntricas que compõem uma galáxia ou aglomerado é devido a um raio de luz ser desviado ligeiramente para dentro – isto é, em direção ao centro da estrutura de grande escala, ou ao conjunto de conchas – à medida que passa por uma concha", observa Lieu.

"O efeito total da passagem por muitas conchas é uma deflexão total finita e mensurável que imita a presença de uma grande quantidade de matéria escura da mesma forma que a velocidade das órbitas estelares.

"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 uma galáxia ou um aglomerado de galáxias. O argumento do meu artigo é que pelo menos as conchas que ele postula são sem massa. Não há então necessidade de perpetuar essa busca aparentemente interminável pela matéria escura."

Perguntas para pesquisas futuras provavelmente se concentrarão em como uma galáxia ou aglomerado é formado pelo alinhamento dessas conchas, bem como como a evolução das estruturas ocorre.

"Este artigo não tenta abordar o problema da formação de estruturas. Um ponto controverso é se as conchas eram inicialmente planas ou mesmo cordas retas, mas o momento angular as enrola. Há também a questão de como confirmar ou refutar as conchas propostas por observações dedicadas.

É claro que a disponibilidade de uma segunda solução, mesmo que seja altamente sugestiva, não é por si só suficiente para desacreditar a hipótese da matéria escura – poderia ser um exercício matemático interessante, na melhor das hipóteses", conclui Lieu.

"Mas é a primeira prova de que a gravidade pode existir sem massa."

Fonte: phys.org