Durante muitos anos, os cientistas acreditaram que a matéria escura e a energia escura compõem a maior parte do cosmos. No entanto, 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 enfraquecessem lentamente à medida que envelhece.
O estudo, liderado por Rajendra Gupta, Professor Adjunto do 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 poderiam explicar vários comportamentos cósmicos enigmáticos. Isso inclui como as galáxias se rotacionam, evoluem e se agrupam, bem como como o universo se expande.
Desafiando Suposições Antigas
“As forças do universo, na verdade, ficam mais fracas em média à medida que se expande,” explica o Professor Gupta. “Esse enfraquecimento faz parecer que há um impulso misterioso que faz o universo expandir mais rápido (o que é identificado como energia escura). No entanto, em escalas galácticas e de agrupamento de galáxias, a variação dessas forças em seu espaço gravitacionalmente ligado resulta em gravidade extra (considerada como devido à matéria escura). Mas essas coisas podem ser apenas ilusões, emergentes das constantes em evolução que definem a força das forças.”
Ele continua, “Há dois 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 requerem diferentes equações para explicar as observações usando matéria escura e energia escura. O nosso é o único que os explica com a mesma equação e sem necessidade de matéria escura ou energia escura.”
Gupta acrescenta que a abordagem oferece um único quadro para explicar observações como rotação de galáxias, agrupamento e a curvatura da luz ao redor de objetos massivos. “É tudo 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 da matéria escura em uma escala cósmica. Sua pesquisa mais recente estende essa ideia para escalas astrofísicas menores, examinando como as galáxias se rotacionam.
Neste modelo, um parâmetro conhecido como α emerge quando as constantes de acoplamento — as quantidades que descrevem a força das forças fundamentais — podem evoluir. Este termo α atua como um elemento adicional nas equações gravitacionais, reproduzindo os mesmos efeitos tradicionalmente explicados pela 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 comum (buracos negros, estrelas, planetas e gás) está distribuída. Em regiões ricas em matéria, o efeito é menor; em regiões esparsas, cresce mais forte. Como resultado, o modelo explica naturalmente por que as estrelas nas regiões externas de uma galáxia se movem mais rápido do que o esperado sem invocar halos de matéria escura invisível.
Repensando a Linha do Tempo do Universo
Gupta acredita que essa abordagem pode ajudar a resolver enigmas astronômicos de longa data. “Por anos, lutamos para explicar como as galáxias no universo inicial se formaram tão rapidamente e se tornaram tão massivas,” observa ele. “Com nosso modelo, você não precisa supor nenhuma partícula exótica ou quebrar as regras da física. A linha do tempo do universo simplesmente se estica, quase dobrando a idade do universo e fazendo espaço para tudo que observamos.”
Ao efetivamente prolongar a linha do tempo de desenvolvimento do universo, o modelo torna mais fácil entender como estruturas enormes — como galáxias e buracos negros — poderiam ter se formado tão logo após o Big Bang.
Essa teoria poderia redefinir dramaticamente nossa compreensão do cosmos. Ela até sugere que a busca por partículas de matéria escura, que custa bilhões de dólares ao longo das décadas, pode não ser necessária. Mesmo que tais partículas exóticas sejam descobertas, Gupta argumenta que elas ainda representariam apenas cerca de seis vezes a massa da matéria comum.
“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 Curvas de Rotação de Galáxias,” aparece na revista revisada por pares Galaxies.
