Teste da teoria de Einstein em escala universal tem resultado estranho
Por Daniele Cavalcante • Editado por Patricia Gnipper |
Cientistas testaram a Relatividade Geral de Albert Einstein em uma grande escala — a maior já usada para esse tipo de estudo. O objetivo era ver se a teoria apresentaria alguma falha e o resultado foi algo inesperado: Einstein estava certo, mas alguma coisa parece, digamos, “fora do lugar”.
“Bugs” no universo
Há décadas, os físicos tentam encontrar alguma lacuna ou falha nas teorias gravitacionais de Einstein, pois elas ainda não são compatíveis com a mecânica quântica. A busca por uma possível partícula mediadora da gravidade poderia resolver o problema, mas ela ainda não foi detectada.
Sem nenhuma pista sobre a gravidade quântica (gravitação em escalas muito pequenas), os cientistas só podem observá-la em grande escala: nos objetos que podemos ver, nos planetas, estrelas, asteroides, galáxias, buracos negros e outros corpos do cosmos.
Uma das tentativas de encontrar as lacunas da Relatividade Geral é testá-la em escalas realmente grandes, como galáxias e aglomerados de galáxias. No entanto, a nova pesquisa foi além — a equipe utilizou a maior das escalas já aplicadas a um modelo da gravidade de Einstein.
Além da busca pela gravitação quântica, os cientistas querem resolver o mistério do universo escuro, isto é, a matéria escura e energia escura. Esta última está diretamente relacionada com a tensão de Hubble, um dos maiores problemas da física atual.
O universo está em constante expansão, cada vez mais acelerada. Medições são feitas para calcular a taxa de expansão, mas os diferentes métodos usados trazem resultados diferentes. Isso incomoda os cientistas porque todos esses métodos são eficazes na teoria.
De acordo com os modelos cosmológicos atuais, é por meio da energia escura que o universo se expande. A lógica por trás disso é que a teoria quântica prevê que o espaço vazio está repleto de energia, enquanto Einstein mostrou que a energia do vácuo tem uma gravidade repulsiva.
Uma vez que a energia é repulsiva, ela afasta o espaço vazio entre as galáxias. No entanto, a quantidade de energia necessária para explicar a aceleração é muitas ordens de magnitude menor do que a teoria quântica prevê.
Se isso é verdade, será que o vácuo realmente atua como uma gravidade “ao contrário”? Ou precisamos de uma nova física para explicar a expansão? São perguntas como essa que o novo estudo tenta solucionar aplicando a Relatividade Geral em uma simulação de todo o universo.
Teste sem precedentes da Relatividade Geral
Para investigar o problema, a equipe aplicou as leis básicas da Relatividade Geral, considerando simultaneamente três aspectos dela: a expansão do universo, os efeitos da gravidade sobre a luz e os efeitos da gravidade sobre a matéria.
O modelo computacional usou dados do fundo de radiação cósmica em micro-ondas (a luz remanescente o Big Bang), os catálogos de supernovas e as observações das formas e distribuição de galáxias distantes. Em seguida, compararam esse modelo com a previsão das teorias de Einstein e o modelo conhecido como LCDM.
Nos resultados, a equipe encontrou algo curioso: um sinal de uma possível incompatibilidade com a previsão de Einstein. Nada decisivo e com uma significância estatística baixa, mas ainda assim pode ser uma pequena pista de que a gravidade, talvez, seja diferente em escalas extra-grandes.
Se nos próximos estudos do tipo os resultados persistirem, ou, melhor ainda, apresentarem ainda mais incompatibilidade, significará que a Teoria da Relatividade Geral precisa ser ajustada. Até lá, os cientistas têm muito trabalho a ser feito.
A pesquisa foi publicada na Nature Astronomy.
Fonte: Nature Astronomy, The Conversation