Defeitos no Espaço-tempo Dissociam a Gravidade da Massa numa Alternativa à Matéria Negra

Parece que está a faltar algo no universo, a que os físicos chamam “matéria negra”. No entanto, mesmo após um século de procura, ainda não foi encontrada. Um novo artigo sugere uma hipótese alternativa, demonstrando como a gravidade pode existir sem massa e explicar muitos fenómenos atribuídos à matéria negra.

A relatividade geral de Einstein continua a ser o principal modelo para explicar a gravidade. Como se deve lembrar da física do liceu, a gravidade é a força gerada por massas que distorcem o tecido do espaço-tempo. Quanto maior for a massa de um objeto, mais pronunciada é a “depressão” no espaço-tempo, resultando numa força gravitacional mais forte.

A partir da década de 1930, os astrónomos notaram alguns fenómenos intrigantes. Os aglomerados de galáxias pareciam mover-se demasiado depressa para se manterem estáveis com base apenas na matéria visível, o que implicava a presença de muito mais matéria invisível.

Hipótese da Matéria Negra

Isto levou à hipótese da matéria escura, sugerindo que vastas quantidades de material invisível permeiam o Universo. Ao longo das décadas, as observações do movimento estelar no interior das galáxias e a curvatura da luz através de lentes gravitacionais têm apoiado esta ideia.

Uma hipótese robusta deve ser testável, o que levou os físicos a conceber numerosas experiências para detetar várias partículas potenciais de matéria escura. No entanto, até à data, estes esforços não produziram resultados, levando alguns cientistas a explorar alternativas como a gravidade modificada ou um “fluido escuro” que preenche o cosmos.

O Dr. Richard Lieu, da Universidade do Alabama em Huntsville (UAH), apresentou uma nova teoria. Propõe que os defeitos topológicos, potencialmente formados durante uma transição de fase no início do Universo, possam influenciar objetos próximos e a luz sem que eles próprios tenham massa.

“Os defeitos topológicos são regiões extremamente compactas do espaço com elevada densidade de matéria, formando frequentemente estruturas como cordas cósmicas ou conchas esféricas”, explica Lieu. “As conchas da minha teoria têm uma fina camada interior de massa positiva e uma fina camada exterior de massa negativa. Combinadas, a sua massa total é zero, mas exercem uma força gravitacional significativa sobre uma estrela que repousa na concha, puxando-a para o centro da concha.”

Lente Gravitacional por Conchas Singulares

Este conceito pode explicar o facto de as estrelas se moverem mais depressa do que o esperado com base na sua massa visível e de as galáxias e aglomerados manterem a sua coesão. Se estas conchas formarem anéis concêntricos, podem também explicar o comportamento das lentes gravitacionais, que ampliam fontes de luz distantes.

“A luz que passa através de conchas singulares concêntricas de uma galáxia ou aglomerado é defletida ligeiramente para dentro, em direção ao centro destas estruturas”, diz Lieu. “A deflexão cumulativa imita o efeito gravitacional atribuído a grandes quantidades de matéria escura, semelhante às velocidades observadas nas órbitas estelares.”

Embora a invenção de um novo fenómeno possa parecer especulativa, a ideia de Lieu tem algum fundamento. A massa negativa, embora pareça ficção científica, foi modelada e até demonstrada em fluidos e partículas, onde um objeto se move para trás quando empurrado. Além disso, as estruturas em anel maciças observadas no espaço, que não são facilmente explicadas pela matéria negra, poderiam apoiar a existência destes defeitos topológicos.

Embora intrigante, esta teoria enfrenta vários desafios. O artigo não detalha como estes defeitos se formam, como observar estas estruturas em concha, ou se este modelo pode substituir completamente a matéria negra ou apenas reduzir a sua importância. No entanto, é o primeiro modelo que sugere que a gravidade pode existir sem massa, abrindo novas vias para compreender a formação de galáxias e aglomerados.

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