Durante muitos anos, os cientistas acreditaram que a matéria escura e a energia escura compõem a maior parte do cosmos. Mas novas pesquisas desafiam essa visão, sugerindo que esses componentes misteriosos podem não existir de forma alguma. Em vez disso, os efeitos que atribuímos a eles poderiam surgir naturalmente se as forças fundamentais do universo fossem enfraquecendo lentamente à medida que se torna mais velho.
O estudo, liderado por Rajendra Gupta, professor adjunto no Departamento de Física da Universidade de Ottawa, propõe que mudanças graduais na força das forças da natureza (como a gravidade) ao longo do tempo e do espaço possam explicar vários comportamentos cósmicos intrigantes. Isso inclui como as galáxias giram, evoluem e se agrupam, bem como como o universo se expande.
Desafiando Suposições de Longa Data
“As forças do universo na verdade ficam mais fracas em média à medida que ele se expande,” explica o Professor Gupta. “Esse enfraquecimento faz parecer que há um impulso misterioso fazendo com que o universo se expanda mais rapidamente (o que é identificado como energia escura). No entanto, em escalas de galáxias e aglomerados de galáxias, a variação dessas forças ao longo do espaço gravitacionalmente vinculado resulta em uma gravidade extra (que é considerada devido à matéria escura). Mas essas coisas podem ser apenas ilusões, emergindo a partir das constantes em evolução que definem a força das forças.”
Ele continua: “Há duas fenômenos muito diferentes que precisam ser explicados pela matéria escura e pela energia escura: o primeiro é em escala cosmológica, ou seja, em uma escala maior que 600 milhões de anos-luz, assumindo que o universo é homogêneo e o mesmo em todas as direções. O segundo é em escala astrofísica, ou seja, em escalas menores, o universo é muito irregular e dependente da direção. No modelo padrão, os dois cenários exigem diferentes equações para explicar as observações usando matéria escura e energia escura. O nosso é o único que explica ambos com a mesma equação, e sem precisar de matéria escura ou energia escura.”
Gupta acrescenta que a abordagem fornece uma estrutura única para explicar observações como a rotação de galáxias, agrupamento e a curvatura da luz ao redor de objetos massivos. “Tudo é apenas o resultado das constantes da natureza variando à medida que o universo envelhece e se torna irregular,” diz ele.
Um Novo Modelo na Escala Galáctica
Em trabalhos anteriores, o Professor Gupta questionou a existência de matéria escura em escala cósmica. Sua pesquisa mais recente estende essa ideia para escalas astrofísicas menores, examinando como as galáxias giram.
Neste modelo, um parâmetro conhecido como α emerge quando as constantes de acoplamento — as quantidades que descrevem a força das forças fundamentais — são permitidas a evoluir. Este termo α atua como um elemento adicional nas equações gravitacionais, reproduzindo os mesmos efeitos tradicionalmente explicados por matéria escura e energia escura.
Em grandes escalas, α é tratado como constante (por exemplo, usando dados de supernovas). Localmente, dentro das galáxias, α muda dependendo de como a matéria ordinária (buracos negros, estrelas, planetas e gás) está distribuída. Em regiões ricas em matéria, o efeito é menor; em regiões escassas, ele se torna mais forte. Como resultado, o modelo explica naturalmente por que estrelas nas regiões externas de uma galáxia se movem mais rápido do que o esperado, sem invocar halos invisíveis de matéria escura.
Repensando a Linha do Tempo do Universo
Gupta acredita que essa abordagem pode ajudar a resolver enigmas astronômicos de longa data. “Por anos, temos lutado para explicar como as galáxias no universo primordial se formaram tão rapidamente e se tornaram tão massivas,” observa ele. “Com nosso modelo, você não precisa assumir partículas exóticas ou quebrar as regras da física. A linha do tempo do universo simplesmente se estende, quase dobrando a idade do universo, e criando espaço para tudo que observamos.”
Ao efetivamente alongar a linha do tempo de desenvolvimento do universo, o modelo facilita a compreensão de como enormes estruturas — como galáxias e buracos negros — poderiam ter se formado tão logo após o Big Bang.
Essa teoria pode remodelar dramaticamente nossa compreensão do cosmos. Ela até sugere que a busca por partículas de matéria escura, que custou bilhões de dólares, pode não ser necessária. Mesmo que tais partículas exóticas fossem descobertas, Gupta argumenta que elas ainda representariam apenas cerca de seis vezes a massa da matéria ordinária.
“Às vezes, a explicação mais simples é a melhor. Talvez os maiores segredos do Universo sejam apenas truques feitos pelas constantes em evolução da natureza,” conclui.
A pesquisa, intitulada “Testando a Cosmologia CCC+TL com as Curvas de Rotação de Galáxias,” aparece na revista revisada por pares Galaxies.
