Novo Estudo Sugere que a Gravidade Existe Sem Massa

Como é que é a gravidade sem massa? As leis inovadoras de Newton definem universalmente os efeitos da gravidade, enquanto o conceito de Einstein de espaço-tempo deformado a descreve em termos de curvatura. Tradicionalmente, os cientistas associam a gravidade apenas à matéria

Um estudo recente propõe uma ideia pouco convencional: a gravidade poderia existir sem massa, oferecendo uma alternativa ao conceito de matéria negra, que continua a ser uma substância misteriosa e hipotética que se acredita constituir 85% da massa total do Universo.

Os físicos conceberam originalmente a matéria negra para explicar a coesão das galáxias em rotação rápida. Apesar dos esforços extensivos, ainda não a observaram diretamente, o que os levou a explorar várias teorias não convencionais para colmatar as lacunas do conhecimento atual

Defeitos Topológicos e Gravidade sem Massa

O astrofísico Richard Lieu, da Universidade do Alabama em Huntsville, sugere que, em vez de ser a matéria negra a unir as galáxias, o Universo pode ter camadas finas, semelhantes a conchas, de “defeitos topológicos” que geram efeitos gravitacionais sem a presença de massa.

A investigação de Lieu começou como uma exploração de soluções alternativas para as equações de campo de Einstein, que estabelecem uma relação entre a curvatura do espaço-tempo e a matéria que este contém.

A teoria da relatividade geral de Einstein, de 1915, afirma que os feixes de matéria e os fluxos de radiação moldam a curvatura do espaço-tempo no Universo. A sua energia está intrinsecamente ligada à massa através da famosa equação de Einstein: E=mc²

Gravidade e Relação Massa-Energia

Assim, a massa de um objeto está correlacionada com a sua energia, que curva o espaço-tempo – um conceito que Einstein descreveu como gravidade, mais sofisticado do que a aproximação da gravidade de Newton, do século XVII, como uma força entre massas. Isto implica que a gravidade está intimamente ligada à massa.

No entanto, Richard Lieu contesta esta ideia. Na sua investigação, Lieu abordou uma versão simplificada das equações de campo de Einstein para explorar a possibilidade de uma força gravitacional finita na ausência de massa detetável.

Ele explica: “O meu trabalho foi motivado pela frustração com o consenso atual, particularmente a persistência da existência da matéria negra apesar de um século de ausência de provas directas.”

Defeitos Topológicos em Forma de Concha em Regiões Espaciais Densas

De facto, a hipótese de Lieu envolve defeitos topológicos em forma de concha que poderiam existir em regiões extremamente densas do espaço. Estas conchas são constituídas por uma fina camada de massa positiva rodeada por uma camada exterior de massa negativa, que se anulam mutuamente para produzir uma massa total de zero.

Apesar disso, as estrelas localizadas perto destas conchas sentiriam uma atração gravitacional significativa em direção ao centro.

“O meu argumento no artigo é que estas conchas são potencialmente sem massa”, afirma Lieu. Se as suas propostas controversas forem válidas, sugere, “não haverá necessidade de continuar a procura aparentemente interminável de matéria negra”.

No entanto, o próximo desafio é determinar como validar ou refutar as conchas propostas por Lieu através de observações.

“O número crescente de observações que mostram galáxias com formações em forma de anel e de concha no Universo apoia o tipo de fonte aqui proposto”, refere Lieu no seu artigo. No entanto, reconhece que a solução proposta é “altamente sugestiva” e, por si só, não pode refutar a hipótese da matéria escura.

“Na melhor das hipóteses, pode ser um exercício matemático intrigante”, conclui Lieu. “No entanto, representa a primeira prova matemática de que a gravidade pode existir independentemente da massa”.

Leia o Artig Original: Science ALert

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