Durante décadas, astrônomos, físicos e cosmólogos teorizaram que o Universo está cheio de um material exótico chamado “matéria escura” que explica o estranho comportamento gravitacional das galáxias e aglomerados de galáxias.
Matéria escura, de acordo com modelos matemáticos, compõe três quartos de toda a matéria do Universo. Mas nunca foi vista ou totalmente explicada. E enquanto a matéria escura se tornou a teoria dominante para explicar um dos maiores mistérios do Universo, alguns cientistas têm procurado explicações alternativas para o porquê das galáxias agirem da forma como agem.
Agora, uma equipe internacional de cientistas diz ter encontrado novas evidências de que talvez a matéria escura não exista realmente, afinal de contas.
Na pesquisa publicada em novembro no Astrophysical Journal, os cientistas relatam pequenas discrepâncias nas velocidades orbitais das estrelas distantes que eles pensam que revelam um efeito gravitacional fraco – e que poderia pôr um fim às idéias predominantes de matéria escura.
O estudo sugere que uma compreensão científica incompleta da gravidade está por trás do que parece ser a força gravitacional das galáxias e aglomerados de galáxias, ao invés de vastas nuvens de matéria escura.
Isso poderia significar matemática pura, e não matéria invisível, poderia explicar porque as galáxias se comportam como se comportam, disse a co-autora do estudo Stacy McGaugh, que chefia o departamento de astronomia da Case Western Reserve University em Cleveland.
A nova pesquisa relata que sinais de uma maré gravitacional tênue, conhecida como o “efeito de campo externo” ou EFE, podem ser observados estatisticamente nas velocidades orbitais das estrelas em mais de 150 galáxias.
Os autores dizem que o efeito não pode ser explicado pelas teorias da matéria negra, mas é previsto pela chamada teoria da dinâmica newtoniana modificada, ou MOND.
“O que estamos realmente dizendo é que há absolutamente evidências de uma discrepância”, disse McGaugh. “O que você vê não é o que você recebe, se tudo o que você sabe sobre Newton e Einstein”.
Astrônomos há muito assumiram que as estrelas orbitavam os centros das galáxias a velocidades previstas pela teoria da gravidade formulada pelo físico e matemático inglês Isaac Newton há mais de 300 anos.
Newton baseou sua teoria de que os objetos se atraem uns aos outros com uma força que varia de acordo com sua massa nas observações das órbitas dos planetas. Com refinamentos das teorias do físico nascido na Alemanha Albert Einstein no século 20, ela permanece surpreendentemente precisa.
Mas as observações do aglomerado de galáxias em Coma nos anos 30 pelo astrônomo suíço Fritz Zwicky, então trabalhando no Instituto de Tecnologia da Califórnia, descobriram que ele estava sujeito a forças gravitacionais maiores do que o esperado – um efeito que ele atribuiu à “materie dunkel (kalt)”, que é alemão para “material escuro (frio)”.”
Quando os astrônomos americanos Vera Rubin e Kent Ford encontraram anomalias nas órbitas das estrelas em galáxias nos anos 70, muitos cientistas teorizaram que elas eram causadas por massas de “matéria escura” invisível dentro e ao redor das galáxias, e a idéia tem dominado a astrofísica desde então.
Por algumas estimativas, a matéria escura constitui cerca de 85 por cento de toda a matéria do universo. Diz-se que interage com a luz e a matéria visível apenas através da gravidade, e explica as anomalias observadas em galáxias distantes.
Mas nunca foi vista, e até agora ninguém explicou completamente o que poderia ser, embora os candidatos a matéria escura incluam partículas maciças com fraca interacção, ou WIMPS, buracos negros primordiais e neutrinos.
MOND foi formulado nos anos 80 por um físico israelense, Mordehai Milgrom, para explicar as discrepâncias observadas sem matéria escura.
Propõe que a gravidade causa uma aceleração muito pequena, não prevista por Newton e Einstein, em níveis tão baixos que só pode ser vista em objetos de tamanho galáxia; e significaria que a explicação da matéria escura não é necessária.
Até agora, MOND tem sobrevivido a vários testes científicos – embora muitos cientistas digam que ele não consegue explicar as observações do aglomerado de galáxias em colisão, por exemplo.
McGaugh admite que MOND é uma visão minoritária em astrofísica, e que a maioria dos cientistas favorece a existência de matéria escura – uma idéia que ele próprio favoreceu, até que começou a mudar de idéia há cerca de 25 anos.
“Eu teria dito uma vez as mesmas coisas: está absolutamente provado que há matéria escura, não se preocupe com isso”, disse ele.
Mas muitas das previsões de MOND foram vistas em observações astronômicas, e a última pesquisa é mais uma prova disso, disse ele.
“MOND é a única teoria que teve sucesso dessa forma”, disse McGaugh. “A nova pesquisa levanta “uma questão muito interessante”, disse Matthias Bartelmann, um professor de astrofísica teórica da Universidade de Heidelberg na Alemanha, que não estava envolvido no estudo.
“A matéria escura pode ser explicada por uma lei de gravidade diferente? Seria mais importante para a cosmologia, bem como para a física das partículas, se pudesse”, disse ele em um e-mail.
Ele tem dúvidas, entretanto, de que o “efeito externo de campo” relatado na nova pesquisa seja realmente uma previsão única do MOND, e que não possa ser explicado por algumas teorias concorrentes.
E como a teoria do MOND foi formulada para explicar as discrepâncias rotacionais em galáxias, seria esperado que os testes em galáxias retornassem resultados convincentes; em vez disso, MOND precisava ser testado com sucesso em outros objetos, como aglomerados de galáxias, disse ele.