Uma nova teoria da gravidade modificada substitui a matéria escura por um "esquema infravermelho"

As galáxias espirais giram a uma velocidade tão elevada que apenas a gravidade calculada a partir de suas estrelas visíveis não conseguiria impedir que se dispersassem. 

A galáxia Messier 33, mostrada com um halo de matéria escura (esquerda) e sem este componente (direita), ilustrando os modelos concorrentes. Crédito: ESO/S. Brunier

Para elucidar este enigma, os físicos postularam a existência de uma substância invisível, a matéria escura, que não emite nem absorve luz. Essa entidade hipotética, que compõe a maior parte da massa cósmica, forneceria a atração adicional necessária para manter as galáxias unidas. No entanto, este componente permanece indescritível, nunca tendo havido, até o momento, uma confirmação por observação direta.

Um estudo recente, conduzido por Naman Kumar do Instituto Indiano de Tecnologia e publicado na Physical Review Letters B, propõe um caminho diferente. Esta pesquisa questiona a necessidade de matéria escura, examinando a hipótese de uma gravidade que se comporta de maneira diferente nas escalas galácticas. A abordagem baseia-se em conceitos avançados de física teórica.

O pesquisador empregou a teoria quântica de campos para examinar a gravidade em escalas minúsculas, próximas do comprimento de onda da luz infravermelha. Neste quadro, denominado esquema infravermelho, a força gravitacional não seguiria mais estritamente a lei do inverso do quadrado da distância. Pelo contrário, exerceria uma influência mais duradoura a longas distâncias, o que poderia justificar a rotação rápida das galáxias.

Esta alteração das propriedades gravitacionais permitiria explicar as observações sem recorrer a halos de matéria escura. Assim, as altas velocidades das estrelas situadas na periferia das galáxias, um quebra-cabeça persistente, obteriam uma interpretação natural.

O modelo proposto por Naman Kumar terá, no entanto, que ser confrontado com outros conjuntos de dados, como os de lentes gravitacionais, onde a luz é desviada por grandes massas. Se for validado, poderá transformar a nossa visão da evolução cósmica e simplificar os modelos atuais.

Esta proposta incentiva assim a comunidade científica a examinar pistas alternativas e a reconsiderar certos conceitos bem estabelecidos, o que poderia levar a novos avanços em astrofísica.

A gravidade modificada: uma linha de investigação

As teorias de gravidade modificada propõem que as leis da gravitação podem não ser imutáveis e evoluir em função da escala considerada. Estes quadros permitem ajustes para dar conta de fenômenos observados.

A abordagem de Naman Kumar, baseada na teoria quântica de campos, indica que a força gravitacional poderia apresentar uma dependência da distância diferente daquela que resulta das equações atualmente utilizadas, com uma atração de alcance mais longo e mais forte.

Se esta concepção se verificar, poderá dar conta da rotação rápida das galáxias e de outras anomalias sem invocar a matéria escura. Isto ofereceria uma representação do Universo mais simples, reduzindo o número de entidades desconhecidas e ligando diretamente as observações às propriedades da gravidade.

Por ora, estas teorias precisam de ser rigorosamente testadas em todo o conjunto de dados disponíveis, desde experiências laboratoriais até observações cosmológicas.

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