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Matéria escura pode não ser a explicação para a gravidade extra do Universo

O Universo parece mais pesado do que podemos ver, e os modelos físicos atribuem isso à chamada matéria escura. No entanto, um novo artigo sugere uma hipótese alternativa que aponta que a gravidade pode existir sem massa e exercer os mesmos efeitos.

Para quem tem pressa:

  • A matéria escura foi teoriza para justificar como estrelas, galáxias e aglomerados se comportam, no entanto, ainda não foi confirmada;
  • A nova hipótese sugere uma nova forma de entender esses objetos e a influência gravitacional que exercem;
  • Segundo o artigo, existem formações muito densas de matéria, mas com massa zero que poderia explicar a gravidade extra do Universo da mesma forma que a matéria escura.

A gravidade, descrita na Teoria da Relatividade Geral de Einstein, é uma força que surge da deformação do espaço-tempo por corpos com massa. Quanto mais massivo for o objeto, maior é a atração gravitacional.

No entanto, algumas coisas não pareciam exatamente se encaixar. Observações astronômicas feitas a partir da década de 1930 mostraram que as galáxias se movimentam rápido demais sem se tornarem instáveis, se considerarmos apenas a massa do que podemos ver delas. 

Assim surgiu a hipótese da matéria escura, que foi apoiada pelo movimento das estrelas dentro das galáxias e pelos caminhos da luz nas lentes gravitacionais. No entanto, diversas experiências tentaram detectar essa matéria invisível e nenhuma delas conseguiu confirmar sua existência.

A existência da matéria escura ainda não foi confirmada (Crédito : Valery Brozhinsky/Shutterstock)
A existência da matéria escura ainda não foi confirmada (Crédito : Valery Brozhinsky/Shutterstock)

Algumas teorias alternativas foram propostas e agora mais uma foi sugerida pelo físico e astrônomo Richard Lieu, em um artigo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. A ideia do cientista é que existam defeitos topológicos no cosmos que se formaram durante uma transição de fase no Universo primitivo, exercendo influência gravitacional mesmo tendo massa zero.

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Invés de matéria escura, defeitos topológicos podem ser a explicação

Segundo Lieu, em comunicado, esses defeitos topológicos seriam regiões muito densas de matéria no espaço, que podem ter formas lineares ou estruturas 2D, como conchas cósmicas. Essas regiões seriam formadas por uma fina camada interna de massa positiva e outra externa de massa negativa, que juntas resultariam em uma massa total igual a zero. No entanto, se um objeto se encontrar no meio dessa região, ele será puxado para seu centro, experimentando uma grande força gravitacional.

Esses defeitos topológicos podem explicar porque as estrelas se movem mais rápido do que deveriam e como as galáxias e aglomerados se mantêm unidos. Além disso, se as conchas formarem grupos de anéis concêntricos, os defeitos também podem explicar os efeitos das lentes gravitacionais que ampliam fontes de luz distantes.

Imagem mostra o efeito de lente gravitacional previsto por Albert Einstein, fotografado pelo Hubble. A foto mostra três pontos de luz circulando outros dois pontos centralizados, mas na verdade são apenas três corpos
As lentes gravitacionais também podem ser explicar pelos defeitos topológicos (Crédito: ESA/Divulgação)

Apesar de parecer estranho inventar um novo fenômeno, existem estudos que apoiam os conceitos envolvidos na teoria. A ideia de massa negativa já foi modelada antes, e suas propriedades já foram até mesmo demonstradas em fluidos e partículas. Quantos aos anéis concêntricos formados pelos defeitos topológicos, existem estruturas gigantes em anel no Universo que não podem ser explicados pela matéria escura, mas que podem ser evidências dessa nova hipótese.

A nova teoria existe algumas falhas, como a formação dos defeitos topográficos, além de existir dúvidas de como essas estruturas poderão ser observadas. Por fim, Lieu aponta que sua hipótese não descarta totalmente a existência da matéria escura, mas reduz sua influência.

Apesar disso, esse é o primeiro artigo que aponta que a gravidade pode existir sem massa e novos trabalhos podem investigar mais sobre os defeitos topológicos.

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