Simulações de supercomputadores mostraram que a teoria da Relatividade Geral de Einstein pode não ser a única maneira de explicar como a gravidade funciona ou como as galáxias se formam.
Físicos da Universidade de Durham, no Reino Unido, simularam o cosmos usando um modelo alternativo de gravidade – a gravidade f(R) – a chamada Teoria do Camaleão.
As imagens resultantes produzidas pela simulação mostram que galáxias como a nossa Via Láctea ainda poderiam se formar no universo, mesmo com diferentes leis da gravidade.
As descobertas mostram a viabilidade da Teoria do Camaleão – assim chamada porque altera o comportamento de acordo com o ambiente – como uma alternativa à Relatividade Geral na explicação da formação de estruturas no universo.
A pesquisa também poderia ajudar a entender melhor a energia escura – a substância misteriosa que está acelerando a taxa de expansão do universo.
Os resultados são publicados na Nature Astronomy.
A relatividade geral foi desenvolvida por Albert Einstein no início dos anos 1900 para explicar o efeito gravitacional de objetos grandes no espaço, por exemplo, para explicar a órbita de Mercúrio no sistema solar.
É a base da cosmologia moderna, mas também desempenha um papel na vida cotidiana, por exemplo, no cálculo de posições de GPS em smartphones.
Os cientistas já sabem, por cálculos teóricos, que a teoria dos camaleões pode reproduzir o sucesso da relatividade geral no sistema solar.
A equipe de Durham mostrou agora que esta teoria permite que galáxias realistas como a nossa Via Láctea se formem e possam ser distinguidas da Relatividade Geral em escalas cosmológicas muito grandes.
O autor do estudo co-autor Dr. Christian Arnold, do Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham, disse: “A teoria do camaleão permite que as leis da gravidade sejam modificadas para que possamos testar o efeito das mudanças na gravidade na formação de galáxias.
Imagens geradas por computador mostrando uma galáxia de disco a partir de uma simulação de gravidade modificada estão disponíveis. As imagens mostram (lado direito da imagem, na cor vermelho-azul) a densidade do gás dentro do disco da galáxia com as estrelas mostradas como pontos brilhantes. O lado esquerdo das imagens mostra as mudanças de força no gás dentro do disco, onde as regiões centrais escuras correspondem às forças padrão da Relatividade Geral e as regiões amarelas brilhantes correspondem a forças aprimoradas (forças modificadas).
“Através de nossas simulações, mostramos pela primeira vez que mesmo se você mudar a gravidade, isso não impediria a formação de galáxias de disco com braços em espiral.”
“Nossa pesquisa definitivamente não significa que a Relatividade Geral esteja errada, mas mostra que ela não precisa ser a única maneira de explicar o papel da gravidade na evolução do universo.”
Os pesquisadores analisaram a interação entre a gravidade na Teoria do Camaleão e os buracos negros supermassivos que se situam no centro das galáxias.
Os buracos negros desempenham um papel fundamental na formação das galáxias, pois o calor e o material que eles ejetam ao engolir a matéria circundante podem queimar o gás necessário para formar estrelas, impedindo efetivamente a formação de estrelas.
A quantidade de calor expelida pelos buracos negros é alterada pela mudança da gravidade, afetando a forma como as galáxias se formam.
No entanto, as novas simulações mostraram que mesmo considerando a mudança na gravidade causada pela aplicação da Teoria do Camaleão, as galáxias ainda eram capazes de se formar.
A relatividade geral também tem consequências para entender a expansão acelerada do universo.
Os cientistas acreditam que esta expansão está sendo impulsionada pela energia escura e os pesquisadores de Durham dizem que suas descobertas podem ser um pequeno passo para explicar as propriedades dessa substância.
Pesquisador co-autor Baojiu Li, do Instituto Durham da Universidade de Cosmologia Computacional, disse: “Na relatividade geral, os cientistas respondem pela expansão acelerada do Universo, introduzindo uma misteriosa forma de matéria chamada energia escura – cuja forma mais simples pode ser uma constante cosmológica, cuja densidade é uma constante no espaço e no tempo.
“No entanto, alternativas para uma constante cosmológica que explicar a expansão acelerada, modificando a lei da gravidade, como a gravidade f(R), também são amplamente considerada, considerando o quão pouco que se sabe sobre a energia escura.”
Os pesquisadores de Durham esperam que suas descobertas possam ser testadas por meio de observações usando o telescópio Square Kilometre Array (SKA), com sede na Austrália e na África do Sul, que deve começar as observações em 2020.
O SKA será o maior radiotelescópio do mundo e pretende desafiar a teoria da relatividade geral de Einstein, observar como as primeiras estrelas e galáxias se formaram após o Big Bang e ajudar os cientistas a entender a natureza ou a energia escura.
Via: Phys